锚注支护在硐室加固修复中的应用

　　摘　要　利用注浆锚杆和树脂锚杆联合锚注支护技术，对车集矿大断面水泵房硐室进行锚注加固修复，有效地控制了围岩变形，保证了硐室稳定，取得了良好的技术经济效果。

　　关键词　硐室　锚注支护　注浆锚杆　修复

　　复杂条件下的巷道和硐室，因支护方式和参数选择不尽合理，在施工和使用过程中时有破坏。近年来，注浆锚杆锚注支护技术的发展为巷道、硐室的支护与修复开辟了一条新的途径。它的推广应用，有效地控制了围岩变形，保证了巷道、硐室的稳定。下面介绍锚注支护技术在永城煤电公司车集煤矿中央水泵房加固修复中的应用情况。

1　工程概况

　　车集煤矿设计生产能力1.8Mt/a，1对立井开拓。-550m水平中央水泵房埋深600余m，与副井行车线平行布置，中间岩柱宽25m。泵房长53m，净宽4.6m，净高5.6m，净断面积23.49m²。一次支护为锚喷，1.8m长缝管式锚杆，间排距0.8m×0.8m，混凝土喷层厚100mm；二次支护为棚距600mm工字钢棚外浇厚350mm的C20素混凝土。
　　中央水泵房所处地层岩性松软，主要由砂质泥岩、泥岩、细砂岩等组成。岩层节理裂隙发育，松软破碎，地压大，稳定性差。施工过程中出现混凝土喷层开裂剥落、围岩变形量大等现象。永久支护后不到1个月，硐室即发生严重变形破坏：顶板下沉、两帮内挤、碹体开裂、底臌，泵房设备吊梁扭曲变形(严重的已成“S”状)，大泵基础底臌达200mm以上，造成设备无法安装，严重影响了该矿的正常生产。

2　破坏原因分析

　　针对车集矿中央水泵房破坏状况，我们认为影响硐室稳定、造成破坏的主要原因有以下几个：
　　(1)岩性。它是影响硐室稳定的关键因素。该硐室处于松软破碎的泥岩中，围岩强度低，吸水率高，裂隙发育，含膨胀、碎胀性粘土矿物，自身稳定性较差。地下水的作用也极大降低了围岩强度。该硐室在施工中曾遇多条小断层，使得围岩裂隙极其发育，松散压力和变形压力加大，加剧了硐室的变形和破坏。
　　(2)上覆岩层压力、松散压力及变形压力。随着矿井开采深度的增加，上覆岩层压力增大。对不稳定地层而言，硐室开挖造成的应力重新分布过程中，出现断裂、离层和变形，应力影响范围扩大。待修复的泵房埋深达600余m，上覆岩层压力较大，从而作用在支护结构上的荷载也较大；当支护结构承受不了该荷载作用时，必然产生变形，并逐渐造成支护结构的失稳破坏。
　　(3)支护结构与围岩不匹配。-550m水平中央泵房采用工字钢棚及素混凝土碹支护，该支护为被动的刚性支护，难以充分发挥围岩自身的承载能力；当支护强度低于围岩应力时，硐室必将遭受破坏。

3　锚注加固修复对策

3.1　合理选择支护结构和参数
　　应合理选择支护结构和参数，并在施工中进行监测，借助“新奥法”施工经验，根据实际情况加以调整和优化。在确定支护体系时，应使其尽可能与巷道、硐室所处的地层压力相适应。一般应遵循以下原则：
　　(1)对以上覆岩层压力为主且压力不大、围岩整体性较好的巷道或硐室，可考虑采用刚性支护，及时提供支护抗力，控制围岩变形；
　　(2)对以构造应力或松散压力为主的巷道或硐室，应优先考虑采用主动支护，提高围岩的整体性，发挥围岩的自承能力，如采用锚喷及注浆的锚注^［1］加固技术；
　　(3)对膨胀性粘土岩层，一般应考虑防止风化、浸水，进行有效封闭。对已浸水的应防止风化，对已浸水和风化的应防止二次浸水。这些可通过喷混凝土和注浆来实现。

3.2　积极防治底臌
　　根据底臌原因及强弱情况，可选用底脚锚杆、反底拱、底板锚杆注浆等措施，并加强施工管理，尽量杜绝引起底臌的各种因素。

4　锚注加固修复施工

4.1　加固修复方案
　　针对泵房破坏状况及支护原则，采用长、短树脂锚杆及注浆锚杆注浆联合锚注加固修复方案(附图)。一方面，利用长、短树脂锚杆将原浇注的混凝土碹体锚固在深部围岩中，形成锚碹结构，提高碹体、棚架的稳定性和承载能力；另一方面，利用注浆锚杆向围岩注浆，将松散破碎的围岩胶结成一体，提高围岩的整体性和强度，防止围岩进一步风化和浸水，提高围岩的自身承载能力。

附图　锚注支护结构示意

1—长树脂锚杆；2—短树脂锚杆；
3—注浆锚杆；4—底板锚杆

4.2　锚注参数及注浆设备
　　长树脂锚杆采用厚壁无缝钢管制作，规格为φ32mm×4 000mm，2个树脂药包锚固；为便于注浆，在管体上钻有φ8mm出浆孔，间距400mm。短树脂锚杆为φ20mm×3 000mm普通金属锚杆，2个树脂药包锚固。注浆锚杆采用焊接管制作，规格φ22mm×2 000mm，1个树脂药包端锚，封孔止浆采用快硬水泥药包。浆液采用水泥-水玻璃双液浆，水玻璃浓度为45玻美度，水灰比0.8～1.0，水玻璃用量为水泥重量的4%^［2］。采用TBW-50/15型泥浆泵输浆，注浆压力0.8～1.2MPa。
　　泵房墙部设两根长锚杆(底脚及拱基线处各1根)，排距2 000mm；长树脂锚杆间采用短树脂锚杆与注浆锚杆联合布置，每两排短树脂锚杆间布置1排注浆锚杆，锚杆间排距1 000mm×1 000mm。底板采用注浆锚杆与短树脂锚杆隔排布置，其间排距均为1 000mm×2 000mm。

4.3　施工工艺
　　锚注加固修复分拱墙与底板两部分，为便于施工组织，先进行拱墙加固，滞后25m再进行底板卧底锚注施工。
　　拱墙施工工艺为：打长、短树脂锚杆及注浆锚杆孔—安装长、短树脂锚杆及注浆锚杆—注浆—上托盘—喷砂浆(30～50mm厚)。
　　底板施工工艺为：卧底、清渣—铺50mm厚砂浆—打锚杆孔—安装锚杆—注浆—铺厚
200mm的混凝土—砌筑大泵基础及电缆沟。

4.4　加固效果
　　-550m水平中央水泵房自1997年8月锚注修复至今已5个月之久，整个硐室仍处于稳定状态，变形量甚微。可见，锚注加固修复是成功的，有效控制了围岩变形，保证了泵房的稳定。

5　结　语

　　将注浆锚杆与长、短树脂锚杆支护相结合形成了可靠而有效的锚注加固支护体系，这一支护体系能充分提高围岩的整体性，控制围岩的变形，是大断面硐室加固修复的有效方式。

参考文献

1　林登阁，韩立军，易恭猷.注浆锚杆支护设计与应用.建井技术，1996，17(4)：45～48
2　韩立军等.极不稳定回采巷道支护试验研究.煤炭科学技术，1997(2)

第1作者简介

　　徐世平，1962年生，工程师。1984年毕业于西安矿业学院矿井建设专业，近年来一直从事煤矿施工设计与管理工作，现任郑州煤矿设计研究院工程承包公司副经理，已发表论文5篇。