斷層破碎帶高應(yīng)力區(qū)錨注加固技術(shù)的研究與應(yīng)用

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1、斷層破碎帶高應(yīng)力區(qū)錨注加固技術(shù)的研究與應(yīng)用李振張宗國(guó)彭浩棗莊礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司蔣莊煤礦摘要：通過(guò)對(duì)破碎帶錨注加固技術(shù)，提高錨桿錨固力，充分發(fā)揮錨桿對(duì)應(yīng)力破碎帶頂板巖層的錨固與懸吊作用;另一方而利用水泥漿液的流動(dòng)性快速滲入破碎帶裂隙內(nèi)，并與之凝結(jié)成整體，與錨桿支護(hù)相結(jié)合形成組合拱，充分發(fā)揮錨網(wǎng)支護(hù)的組合拱與懸吊作用，提高圍巖支護(hù)的整體性和承載能力。關(guān)鍵詞：斷層破碎帶;應(yīng)力集中區(qū);圉巖破碎;注漿錨桿;應(yīng)用;作者簡(jiǎn)介：李振（1966-），男，畢業(yè)于山東科技大學(xué)釆礦工程專業(yè)，現(xiàn)任蔣莊煤礦掘進(jìn)副總工程師，曾發(fā)表論文數(shù)篇，曾發(fā)表專利數(shù)項(xiàng)，曾

2、多次獲得各級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)；作者簡(jiǎn)介：張宗國(guó)（1972-）,男，畢業(yè)于山東科技大學(xué)采礦工程專業(yè)，現(xiàn)任蔣莊煤礦生產(chǎn)技術(shù)部掘進(jìn)主任工程師，曾發(fā)表論文數(shù)篇，多次獲得齊級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì);作者簡(jiǎn)介：彭浩（1990-），男，畢業(yè)于山東科技大學(xué)測(cè)繪工程專業(yè)，現(xiàn)任蔣莊煤礦開拓工區(qū)見習(xí)技術(shù)員，助理工程師，曾發(fā)表論文數(shù)篇，曾有多項(xiàng)科技成果和小改小革在集團(tuán)公司推廣應(yīng)用。1工程概況南十一采區(qū)軌道上車場(chǎng)位于劉仙莊斷層和尹家洼斷層之間的破碎帶處施工，圍巖應(yīng)力分布復(fù)雜。該區(qū)域均采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，巷道掘進(jìn)斷面12.T16.Imo巷道施工完成后，局部漿皮開裂嚴(yán)重，同時(shí)伴隨巷道變形、

3、底鼓、頂幫移近量不斷加大，最大變形量達(dá)1130mm,水溝內(nèi)外側(cè)岀現(xiàn)較大高低差，難以滿足提升運(yùn)輸行人需要。針對(duì)該種情形，繼續(xù)采用一般錨網(wǎng)噴支護(hù)方式修復(fù)，噴漿體無(wú)法與破碎帶巖層密切結(jié)合，一旦圍巖應(yīng)力變化，漿體與圍巖發(fā)生離層，很難滿足巷道服務(wù)年限及支護(hù)要求。即使多次進(jìn)行錨網(wǎng)噴支護(hù)，效果也是不佳，而且反復(fù)維修巷道工程量大，因此必須采取一定的措施，將破碎帶圍巖裂隙充填，并將破碎巖石進(jìn)行人工粘結(jié)成整體，提高圍巖整體性和自承能力。2巷道變形主要原因2.1客觀因素南十一采區(qū)軌道上車場(chǎng)位于斷層破碎帶，巷道圍巖破碎，局部頂?shù)装鍨樘假|(zhì)泥巖，易吸水膨脹后體積

4、增大，而該區(qū)域位于破碎帶處，裂隙發(fā)育，吸水后圍巖進(jìn)一步膨脹，而受到破壞，巷道錨網(wǎng)噴支護(hù)在承受圍巖破碎巖層的自重外，兩側(cè)破碎巖石膨脹，導(dǎo)致錨桿錨固體的承壓作用減弱，同時(shí)受巖石膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力達(dá)到一定程度吋，漿體就會(huì)開裂，釋放壓力，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞。2.2主觀因素(1)該巷道采用鉆爆法施工，爆破方式、炮眼個(gè)數(shù)、角度、間距、周邊眼布置、炮眼裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)以及起爆方式等控制不好，都會(huì)破壞圍巖整體性，而且爆破后的沖擊波，會(huì)進(jìn)一步加大破碎帶巖石裂隙發(fā)育，易導(dǎo)致圍巖承載能力下降，影響支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。(2)施工組織管理不完善，斷層破碎帶裂隙發(fā)育，錨桿

5、安裝質(zhì)量不好，錨固力低，支護(hù)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)；圍巖暴露吋間長(zhǎng)未及吋噴漿，造成圍巖風(fēng)化。(3)巷道成型不好，造成局部應(yīng)力集屮點(diǎn)。3錨注加固技術(shù)由以上分析看，該區(qū)域巷道變形嚴(yán)重是各種因素綜合作用的結(jié)果，普通錨網(wǎng)噴支護(hù)不能滿足其支護(hù)強(qiáng)度的要求。我們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)變形及受力情況進(jìn)行分析，決定對(duì)變形區(qū)域巷道按標(biāo)準(zhǔn)刷擴(kuò)改造并噴漿后，及時(shí)進(jìn)行注漿加固；同時(shí)刷擴(kuò)期間嚴(yán)格作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，搞好支護(hù)質(zhì)量，控制裝藥量，降低對(duì)相對(duì)穩(wěn)定后的圍巖破壞。成巷后進(jìn)行打眼注漿作業(yè)，一方面使破碎松散巖石與水泥漿膠結(jié)后形成整體，改變圍巖松散破碎結(jié)構(gòu)，提高其粘結(jié)力及圍巖強(qiáng)度，使圍巖為錨桿提供可靠

6、地著力點(diǎn)，提高錨桿錨固力，充分發(fā)揮錨桿對(duì)松散巖層的錨固作用；另一方面利用水泥漿液充填圍巖裂隙，與錨網(wǎng)支護(hù)相結(jié)合形成多層組合拱，擴(kuò)大支護(hù)結(jié)構(gòu)的有效承載范圍，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)整體性和承載能力。4注漿設(shè)備材料及工藝4.1注漿設(shè)備材料(1)注漿材料與注漿管:水泥漿為普通425#硅酸鹽水泥、水玻璃雙漿混合漿，雙漿配合比為:水玻璃用量為水泥重量的3%。水泥漿中水:水泥混合比為l:2o錨注加固采用麻繩和快碩水泥進(jìn)行封孔。注漿管采用規(guī)格為直徑X壁厚=24inmX2.5mm的普通鋼管焊接制作，注漿管長(zhǎng)度為1800mm,在桿體周圍預(yù)留五花型注漿孔，注漿孔規(guī)格

7、為間距為lOOmmo注漿管靠近外側(cè)的一端留有絲口，絲口段長(zhǎng)100mm,和ei9mm高壓閥快速接頭連接，用于高壓注漿。（2）注漿設(shè)備:注漿設(shè)備主要為注漿泵，型號(hào)為DL308型風(fēng)動(dòng)注漿設(shè)備，主要技術(shù)參數(shù)見表1。表1注漿設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)下載原表序號(hào)項(xiàng)目名稱技術(shù)參數(shù)1氣源壓力0.5?0.63MPa2輸出壓力12MPa3耗氣里50m3/h4飛缸直仕15nini5岀漿量601pm6重量17.1kg4.2注漿施工工藝（1）工序:鉆孔一安裝注漿錨桿桿體一安裝注漿管一固定好注漿管一封孔一注漿-＞拆下注漿設(shè)備-＞錨固注漿錨桿。（2）注漿孔布置:每排布置7

8、個(gè)注漿孔（底板2個(gè)、兩底腳各1個(gè)、拱頂3個(gè)），拱頂注漿孔采用五花型布置，注漿孔直徑27mni,深2000mm,注漿孔間距2000mm,排距2000mm（見圖1）。（3）安裝注漿管、封孔:安裝注漿管時(shí)，將預(yù)先準(zhǔn)備好的注漿管