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浅谈高强锚注支护技术在煤矿井下巷道支护中的应用
赵振飞 神华宁夏煤业集团公司麦垛山煤矿筹建处
摘 要：随着中东部部分矿山资源临近枯竭，我国煤炭主产区正逐步向北部内蒙和西北部宁夏、等地转移。北部、西北部地区丰富的煤炭资源将保障我国煤炭开采的持续高产，但该类地区的地质条件与中东部地区存在差异，比如从内蒙古鄂尔多斯盆地到准东煤田地层呈现出的特点为：表土层多为沉积砂层，因气候干旱，一般不含水。基岩层多为泥岩层、砂层、泥砂岩互层。砂岩层富水，岩层强度低，遇水易软化，特点为：富水、弱胶结、易水解，低强度泥化软岩。软岩含水是是困扰我国乃至世界上煤矿生产建设的主要难题之一，具有施工技术难、速度慢、成本高、建设周期长的特点。随着西部开发力度的加大，煤矿深部巷道的高强锚注支护技术必将成为研究的关键点进行解决。
关键词：巷道 支护 淋水 技术 高强锚注一、现阶段高强锚注支护技术发展背景
目前，随着采矿规模的日益增大，开采深度也逐年增加，煤矿巷道围岩的压力也越来越大，尤其位于采动影响、软弱膨胀岩层和破碎带等不稳定岩体中的巷道，围岩弱面发育，使得巷道围岩稳定性差，这就给巷道围岩控制和维护带来了极大的困难。在这些复杂困难条件下，采用常规的架棚或锚杆/锚索进行支护，往往支护效果不尽人意。而从高强锚注支护技术发展情况来看，直接采用建筑行业的预应力钢绞线截割成锚索的做法很快将成为历史，而针对矿山企业的实际应用条件采用专门的技术、材料和设备制造全新结构形式的锚索产品已经成为矿用锚杆/锚索的技术发展趋势。最近几年发展起来的锚注支护新技术在矿山和岩土工程中得到广泛应用，工程实效也很显著，尤其在软弱岩层支护中发挥了很大的作用。锚注支护实质上是将锚固支护技术和注浆加固技术的结合，利用中空的锚杆/锚索兼做注浆管，在保证全长锚固的前提下，利用注浆材料改变围岩的性质，提高围岩的强度和自承能力，保持巷道的稳定。
二、煤矿高强锚注支护技术发展方向
1.在保持小孔径的条件下，加大秆体/索体直径，提高单根承载能力，从而提高钻孔利用率（即通过每个钻孔所能获得的支护承载能力）, 便于现场快速施工施工。
2.采用锚注一体或钻注一体的工艺。利用树脂药卷锚固或涨壳锚固，施加预紧力，实现滞后注浆。
3.改善锚杆/锚索索体的延伸特性，提高适应围岩大变形的能力；
4.增加注浆锚杆/锚索的表面粗糙度，有利于与注浆材料的结合，提高锚固力。
5.形成不同结构、不同规格的系列产品，以满足不同的地质条件。
三、新型中空注浆锚杆/锚索与传统锚杆/锚索技术比较，具有以下优点：
1.采用树脂端锚螺纹锁紧或锚具锁紧的，安装后能立即承载，这一点对于自稳能力差的顶板是非常有利和必要的。
2.锚杆/锚索索体为中空结构，自带芯管，安装时采用反向注浆，不仅消除了产生气穴空洞的可能，保证锚固浆液充满钻孔，而且省去了排气管和注浆管专用接头（直接利用螺纹锁紧机构作为注浆管接头），也无须在现场绑匝注浆管、排气管以及封堵注浆孔，使施工步骤大为简化。
3.螺纹锁紧中空锚杆/锚索安装后能同步承载，形成支护整体，对保证支护效果非常有利；锚具锁紧预紧力大，对控制顶板的早期离层非常有利。
4.采用全新杆/索体结构，在保证注浆通径的前提下，使杆/索体直径达到最小化，所需安装孔径小，可实现小孔径、大吨位，杆/索体结构本身满足高压注浆的要求，可以实现锚注结合。
5.注浆可以安排在迎头后方一定距离将一定范围的锚杆/锚索一次注完，不影响成巷速度。
四、高强锚注技术应用范围
1.针对围岩均为软岩，强度低，自身稳定性差的巷道。
2.处于构造带，导致围岩破碎，松散压力和变形压力大的巷道。3.煤层强度低，易风化的巷道。
4.工作面回采过程中动压影响大的巷道。5.巷道涌水量及淋水严重的巷道。
五、高强锚注技术在其他煤矿的成功应用的实例
山西高河煤矿、兖矿东滩煤矿、兴隆庄煤矿、鲍店煤矿、赵楼经营管理者 Manager' Journal442
煤矿、开滦吕家坨煤矿、新泰新安煤矿淄博岱庄等，推广应用受到好评。
六、高强锚注技术在我处的应用
麦垛山矿井井田位于宁夏回族自治区中东部地区，井田内未见基岩出露，被广泛的第四系风积砂或古近系的紫红色粘土所覆盖。据钻孔揭露的基岩地层有三叠系上统上田组、侏罗系中统延安组、直罗组及侏罗系上统安定组。矿井涌水量大，局部巷道淋水严重，为解决麦垛山煤矿现面临的困难，我处引进高强锚注技术应用于井下实际生产中，取得了显著的效果。下面以麦垛山煤矿110207工作面带式输送机巷为例。麦垛山煤矿110207工作面带式输送机巷沿井田2煤掘进，巷道南北走向，走向长度3200mm，2煤顶板含水层为延安组和直罗组砂岩裂隙含水层下段（Ⅱ下），分布整个井田，且发育较为稳定，含水层厚60.21～317.70 m，平均厚度138.70m，距离2煤顶板最小处为8m，而煤层顶板多为粉砂岩，次为泥岩及细粒砂岩；泥岩多分布在井田的中部，遇水泥化，防水性差。掘进施工过程中出现多次较大的涌水，严重影响掘进工作。
使用普通锚索支护的现状
为保证110207工作面带式输送机巷快速、稳定掘进，防止顶板淋水对巷道的破坏。经多方调研，考察周边矿井支护施工情况，决定在110207工作面带式输送机巷淋水大的一段（100m）巷道使用注浆锚杆和注浆锚索进行试验。
使用高强注浆锚杆、锚索复喷成巷后的巷道现状
经110207工作面带式输送机巷100m巷道试验，通过现场施工，资料的收集、分析，高强注浆锚杆、锚索是使用在很大程度上解决了顶板淋水带来的问题，注浆锚杆、锚索的支护强度达到设计要求，可以在淋水巷道使用，但大量使用的成本高于普通锚杆、锚索。
七、结语
通过对比使用注浆锚索前后的巷道情况，其顶板淋水支护效果具有明显改观，顶板及巷道两帮混凝土喷层没有发生破碎、脱落现象，并且顶板渗水、淋水情况治理显著，巷道支护效果非常明显。 针对煤矿特定的地质条件下起到了支护和堵水双重作用，是对富水煤矿深部巷道施工今后进行支护优先选择的支护方式。
参考文献：
[1]张亮.深井回采巷道围岩力学特征及锚杆支护参数优化设计研究[D].安徽理工大学,2013.8:15-16.
[2]刘长武，软岩巷道锚注加固原理与应用[M].安徽理工大学,2000.19-24.
