中空注浆锚索在小煤柱加固中的应用

0引言

煤炭作为传统能源在我国的经济发展中占有重要地位，而淮南矿业集团则在保障煤炭正常供应方面起到了重要作用，这其中顾桥煤矿作为集团公司下属的一个大型煤矿，其安全生产的重要性不言而喻。在煤矿井下开采过程中，沿空巷道沿空侧小煤柱受附近回采工作面的应力影响，容易形成应力集中区，导致巷道变形，对安全生产构成威胁。因此，顾桥煤矿在长期高强度的开采过程中，小煤柱加固的治理工作就成为了安全生产的重中之重。

1中空注浆锚索

目前，用于矿山巷道支护与加固的锚索主要有两大类，一类，是树脂锚固锚索，即采用预应力钢绞线截割成所需的长度作为锚索索体，配上夹片式锚具、金属托盘等构成一套锚索，安装时采用搅拌药卷式树脂锚固剂锚固；另一类，是注浆锚固锚索，一般将钢绞线破股后作为锚索索体，绑匝上注浆管、排气管，再配上止浆塞、夹片式锚具、金属托盘等构成一套锚索，安装时通过向锚索钻孔中注入水泥或其它种类的锚固浆液进行锚固。这两种锚索在煤矿及其它矿山中都有应用。目前顾桥矿采用的中空注浆锚索索体为新型中空结构，自带注浆芯管，采用反向注浆方式，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，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。可以实现锚注一体化，注浆可以安排在迎头后方一定距离将一定范围的锚索一次注完。此外，锚索安装后能够与锚杆同步承载，形成整体支护作用，对保证支护效果非常有利。

2顾桥矿1121（3）工作面巷道情况及支护措施

1121（3）综采面位于北一下山采区上部，向北临近F87断层，向南临近13-1煤层工广保护煤柱，东西分别临近F119断层和1117(3)工作面，下覆的1121(1)工作面即将收作，因此1121（3）工作面为蹬空工作面，其轨道顺槽为沿空掘进巷道。由于该区域11槽和13槽煤层间距仅为75～80m，其上覆岩层运动还未稳定，预计1121（3）量顺槽掘进及回采期间内矿压显现较为剧烈。1121（3）工作面轨道顺槽长预计2938m 左右，运输顺槽长预计3095m左右，切眼长215m，标高-734.1～-622.3m、地面标高+20.9～+23.7m。工作面煤层赋存较稳定，煤层厚3.63m。煤层结构复杂，一般含1～2层泥岩夹矸。煤层倾向100°～135°，走向190°～225°，倾角1°～10°，平均约3°。13-1煤层伪顶由煤，炭质泥岩组成，但大部分地区伪顶均缺失；13-1煤层直接顶由煤线、炭质泥岩、泥岩、砂质泥岩、粉细砂岩的其中几种组成，老顶直覆为中粗砂岩。巷道掘进期间将遇到F119系列断层，最大落差2～3m。

根据目前的情况，结合相邻块段锚梁网巷道施工经验，采用工程类比法进行该面锚杆支护设计。1117（3）蹬空工作面和1122（3）蹬空工作面是1121（3）工作面的相邻面，1117（3）工作面为13-1煤首个蹬空工作面，该面已顺利回采完毕，1121（3）工作面轨顺与1117（3）工作面运顺相邻，地质条件相似；1122（3）工作面于今年上半年安全贯通，其两顺槽及切眼均采用锚梁网支护，现已正常回采，掘进及回采期间工作面两顺槽整体状况良好，能够满足安全及生产需要，1121（3）工作面运顺与1122（3）工作面轨顺之间为F119断层，其状况相似。根据1122（3）轨顺及1117（3）运顺支护实际效果，结合1121（3）地质条件，确定支护方案有：1）方案一：厚层复合顶板支护；2）方案二：薄层复合顶板支护；3）方案三：砂岩直覆巷段支护4）小煤柱侧滞后加固方案及参数。其中针对第四点做如下说明：由于1121（3）工作面轨道顺上临1117（3）工作面采空区，小煤柱侧围岩应力较大，掘进期间巷道围岩应力释放极易引起巷道变形，根据沿空掘巷对小煤柱帮的加固经验，小煤柱内锚索对围岩施加水平约束，使煤柱的稳定性和承载能力大幅提高，同时实体煤侧锚索伸入稳定岩层中，形成大的加固结构，控制巷道围岩的变形。因此决定对小煤柱帮使用帮部锚索梁加强支护，并进行喷注浆。

①在煤柱侧施工走向锚索梁加固小煤柱（如图1）：钢绞线规格为Φ21.8mm×5.2m，钢绞线穿过T2钢带眼孔，（2.6m长T2钢带，三孔间距为1.1m）垂直巷帮打孔，钻孔深度5.0m，每孔采用三节Z2380中速树脂药卷加长锚固，以保证锚固效果。锚索梁采用走向压茬连续布置。

图1小煤柱帮走向锚索梁施工示意图

②巷道滞后注浆加固：1121（3）工作面受1117（3）工作面采空区上覆岩层移动的影响，巷道围岩已发生一定程度变形破坏，小煤柱帮大部分煤体进入塑性状态，裂隙较发育，因此，在巷道掘出后应根据围岩变形情况适时对巷道帮部进行注浆加固。

Ⅰ喷浆密封：为了提高后续注浆效果，防止注浆时跑漏浆液，需要喷射混凝土封闭围岩。喷射混凝土作业滞后帮部走向锚索梁10~20m，在50m范围内完成。喷层厚度为70~100mm，以注浆不跑浆为准；喷浆拌料要均匀，水、普通硅酸盐水泥的水灰比为0.85：1。

Ⅱ注浆加固：混凝土喷层稳定后，进行注浆，注浆材料选择32.5的普通硅酸盐水泥。注浆分两次，一注浅孔注浆，二注深孔注浆。一注孔深3m，排距3.2m，每排布置4孔，上、下端孔分别与顶、底板成10°夹角施工，注浆管长2m；二注孔深4m，布置在一注孔中间，每排3孔，注浆管长3m，最终达到排距1.6m。注浆管均采用外径26.9mm，壁厚2mm冷拔无缝钢管制成，钢管底端砸成锥状；钢管底端范围内成“十”字交错开孔，孔径7mm，孔距200mm。注浆管参数见图2。注浆均采用锚固剂封孔，封孔长度不小于200mm，注浆压力2MPa。

图2注浆管加工示意图

架棚段注浆使用3m长注浆管，孔深4m，每三棚布置一排，一注完成，其它参数同锚梁网段。注浆孔布置参数见图3。

图3架棚段巷道帮顶注浆孔布置参数（下转第481页）

中空注浆锚索在小煤柱加固中的应用研究

尤根林

（淮南矿业〈集团〉有限责任公司顾桥煤矿，安徽淮南232001）【摘要】本文主要介绍了目前顾桥煤矿所使用的中空注浆锚索的结构特点以及在1121（3）工作面特殊地质条件现场中的使用情况及安

全事项。中空注浆锚索实现了锚注一体，在锚索锁具预紧的情况下，通过注浆芯管对围岩注浆，施工工艺安全稳定，提高了锚索的支护能力。中空注浆锚索在应用于顾桥煤矿井下小煤柱加固中，取得了良好的支护效果，为今后的的小煤柱加固方法奠定了基础。

【关键词】中空注浆锚索；小煤柱加固；

安全