预应力全长锚注支护技术实践

预应力全长锚注支护技术实践

摘要：巷道地质采矿条件整体层位位于11-2煤层及8煤层之间；巷道底板标高为-969.7m～-911.5m，埋藏深度大，地层压力大。实施了三维地震及地面勘探工程，巷道附近地面钻探孔均揭露11-2及8煤层。根据周边巷道揭露地质资料，结合地面钻探及三维地震勘探资料，巷道掘进范围内无大中型断层，无落差大于

3m断层，但小断层和构造裂隙发育，DF22正断层、FN1-6正断层对掘进会有一定影响。因区域200m范围内采掘活动较少，揭露隐伏断层的可能性较大。鉴于此，文章对煤矿预应力全长锚注支护技术进行了实践研究，以供参考。

关键词：巷道支护技术；预应力；全长锚注。

1 巷道支护技术难点及对策

1.1 巷道支护难点分析

1）炮掘易造成顶板松动、冒落，导致锚杆锚索外锚端受力状况差巷道施工段岩性为细砂岩、砂质泥岩、泥岩等，其中以砂质泥岩为主，掘进过程中，由于施炮震动，易造成刚揭露顶板松动、离层、冒落，造成巷道表面凹凸不平，锚杆锚索外锚端受力状况差。

2）巷道顶板砂质泥岩遇水易引起膨胀变形，不利于围岩控制

巷道顶板为细砂岩和砂质泥岩，砂岩含水，因此当顶板有裂隙、构造或锚索孔通达砂岩层时，顶板淋水，不仅影响锚索的内锚效果，而且还会造成直接顶砂质泥岩膨胀和强度弱化，不利于围岩控制。

3）巷道埋藏深、地层压力大

巷道底板标高为-969.7m～-911.5m，埋藏深度大，地层压力大，深井巷道特征突出。

4）巷道为开拓系统巷道，服务时间长

巷道为系统巷道，服务时间长达20年，因此对巷道围岩的稳定性要求高。

1.2巷道支护技术对策

1）提高巷道的初始支护强度

有效的支护强度是保证深井巷道围岩稳定的前提条件。巷道开挖后，围岩表面应力出现卸载，并向围岩内部逐渐增大至原岩应力状态。巷道围岩的破坏是从巷道围岩表面开始的，当支护强度不能有效地平衡围岩某个深度的围岩应力时，围岩的破坏就会向围岩内部不断扩展和发展。对于深井高应力巷道，应该提供较高的支护强度，使其与高围岩应力相抗衡，阻止或减缓巷道围岩的破坏与发展。 2）采用预应力全锚注支护技术

对于深井高应力巷道，可锚性差是造成锚固力低和失效的重要原因。树脂端部锚杆和锚索虽然施工简单快捷，同时可以快速施加较大的预紧力，然而其锚固方式为端部锚固，锚固的有效性更大程度上依赖于锚杆锚索两端岩体的稳定性。一旦锚杆锚索两端松动破坏，必然导致锚杆锚索失效。预应力全锚注技术是锚杆（索）支护与注浆加固的有机结合，它是以树脂端部锚固锚杆、锚索为基础，通过高压注浆形成全长锚固方式的一种支护围岩的方法。

3）提高锚杆锚索的外锚强度和刚度

以锚杆锚索为基本支护的预应力全锚注支护是一个支护结构系统，这个系统中任何一处发生问题或存在薄弱环节，都会导致系统破坏，造成预应力全锚注支护效果降低或失败。对于服务时间较长的系统巷道，在提高锚杆锚索设计支护强度的同时，必须保证锚杆或锚索的外锚结构具有与之相匹配的支护性能。锚索外

锚的支护性能要求包括两个方面，一是外锚结构的强度应该能在锚索额定锚固力

下正常工作而不会被压坏；二是外锚结构不会因锚索载荷高而发生塑性变形，从

而使顶板岩层发生较大变形或锚索外锚发生松动卸载。

2支护方案设计

考虑到该巷道为炮掘，为防止放炮崩坏注浆锚杆，巷道支护分两部分进行，

迎头采用常规锚杆及锚索支护，以保证巷道的安全掘进，滞后迎头一段距离利用

预应力中空注浆锚、注浆锚索，通过高压注浆形成前期施工的端锚锚杆全长锚固。 3巷道支护技术方案

巷道采用直墙半圆拱形，净宽5400mm，净高4100mm，巷道设计支护形式：预应力全锚注支护。

3.1巷道支护技术方案

1）钢筋网背护及常规锚杆支护

采用Φ6.5mm钢筋焊接的钢筋网背护围岩表面，钢筋网规格

Ф6.5×1000×1800mm，钢筋网搭接不小于100mm，顶板钢筋网搭接处每隔100mm 用双股12#铁丝扎紧，两帮钢筋网搭接处每隔200mm用双股12#铁丝扎紧。

在钢筋网背护基础上及时进行常规锚杆支护。常规锚杆间排距为800×800mm，每排锚杆均以拱顶为基准点沿巷道周边支护，常规锚杆规格：Φ22×2500mm，锚

杆孔径：Φ32mm，锚杆孔深：2450mm，每根常规锚杆放置2卷Z2850树脂锚固剂，锚杆预紧力矩不小于200Nm。

2）围岩表面初喷浆

由于巷道处在断层构造破碎带区段，巷道掘进后会造成巷道成型不好，高低

不平，通过及时喷浆不仅可以找平围岩，而且闭浆还可封闭裸露的岩石，避免围

岩风化。喷浆材料可选用东华欧科生产的矿用早强速凝喷射砂浆或选用目前矿

PC32.5复合硅酸盐水泥，喷层厚20～30mm。

3）常规锚索支护

由于构造带区段围岩破碎，顶板常规锚索规格设计为Φ21.8×7200mm，帮部

常规锚索规格设计为Φ21.8×4200mm，普通锚索布置方式：“7-4”布置（顶板锚索

按“5-2”布置、巷帮锚索按“2-2”布置），第一排布置7根常规锚索（其中顶板5根、帮部2根），即巷道正顶布置一根，然后按间距1.2m呈放射状向两侧拱肩部布置；第二排布置4根常规锚索（顶板和巷帮各2根），即顶板两根锚索布置在巷

道正中对称1.2m处，帮部两根锚索距底板1.5m。布置锚索孔径：Φ32mm，顶板

锚索孔深：7000mm，帮部锚索孔深：4000mm。每根锚索放置3卷Z2850树脂锚

固剂，顶部常规锚索紧跟迎头施工，帮部锚索滞后迎头不超过15m，锚索张拉预

紧力不小于140KN。

4）复喷浆

复喷浆材料选用东华欧科生产的矿用早强速凝喷射砂浆，喷层厚30～50mm。若选用PC32.5复合硅酸盐水泥、粒径5～10mm碎石、中粗砂（其中碎石和中粗

砂要用水清洗干净）按1：2：2（体积）进行掺拌均匀。速凝剂掺量为水泥重量

的3～5%。喷浆厚度为100mm，砼强度为C20。

5）中空锚杆支护及注浆

为了实现迎头施工的端锚锚杆全长锚固，滞后迎头100～120m施工中空锚杆

并进行注浆，顶板中空锚杆间排距为2400×3200mm，帮部每排布置1根中空注浆锚杆、排距1600mm，中空注浆锚杆规格：Φ24×2500mm，中空锚杆孔径：

Φ32mm，中空锚杆孔深：2400mm，每根中空注浆锚杆放置1卷Z2850树脂锚固