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巷道修护中锚注加固技术的应用

发布于:2015-08-13 09:04:13 来自:建筑结构/岩土工程 [复制转发]
   近年来国内煤矿试验应用了一种注浆锚杆技术。它是利用锚杆兼作注浆管,实现锚注一体化。注浆可改善更深层围岩的松散结构,提高岩体强度,并为锚杆提供可靠的着力基础,使锚杆与围岩形成整体,从而形成多层有效组合拱,即喷网组合拱、锚杆压缩区组合拱、浆液扩散加固拱,提高了支护结构的整体性和承载能力,特别在巷道的修复加固中得到了广泛的应用。



  一、锚注作用机理



  锚注支护是采用锚杆与注浆相结合的双重作用,以达到加固围岩、提高和改善围岩力学性能、控制围岩变形的效果,它扩大了注浆和锚杆的使用范围,其支护机理包括以下几个方面:



  (1)采用注浆锚杆注浆,可以利用浆液封堵围岩的裂隙、隔绝空气,防止围岩风化,且能防止围岩被水浸湿而降低围岩的本身强度。



  (2)注浆锚杆注浆后将松散破碎的围岩胶结成整体,提高了岩体的内聚力、内摩擦角及弹性模量,从而提高了岩体强度,可以实现利用围岩本身作为支护结构的一部分。



  (3)注浆锚杆注浆后使得喷层壁后充填密实,这样保证荷载能均匀地作用在喷层和支架上,避免出现应力集中点而首先破坏。



  (4)利用注浆锚杆充填围岩裂隙,配合常规的锚喷支护,可以形成一个多层有效组合拱,即喷网组合拱、锚杆压缩区组合拱及浆液扩散加固拱,形成的多层组合拱结构扩大了支护结构的有效承载范围,提高了支护结构的整体性和承载能力。



  (5)注浆后使得在拱顶上的压力能有效传递到两墙,通过对墙的加固,又能把荷载传递到底板。由于组合拱厚度的加大,这样不仅减小作用在底板上的荷载集中度,而且减小底板岩石中的应力,减弱底板的塑性变形,从而减轻巷道底臌。



  (6)注浆锚杆本身为全长锚固锚杆,通过注浆也使端锚的普通锚杆变成全长锚固锚杆,从而将多层组合拱联合成一个整体,共同承载,提高了支护结构的整体性。



  (7)注浆使得支护结构面尺寸加大,围岩作用在支护结构上的荷载所产生的弯矩减少,从而降低了支护结构中产生的拉应力和压应力,因此能承受更大的荷载,提高了支护结构的承载能力,扩大了支护结构的适应性。



  (8)注浆后的围岩整体性好,与原岩形成一个整体,从而在大构造应力作用下保持稳定而不易产生破坏。



  (9)通过莫尔强度理论可知,通过对围岩注浆加固,不仅改善围岩岩性和应力分布,而且大大缩小围岩变形,减轻支架承受的外载压力,改善支架的受力情况。



  二、锚注支护在修复加固巷道的应用



  进行锚注支护的一般过程为:巷道刷扩挑顶一普通锚网喷支护一锚注支护,从支护时间上来看,普通锚网喷支护一般在巷道刷扩后较短的时间内进行(一般4~10h),而锚注支护则要滞后10~20天甚至更长时间进行,因为过早地注浆,此时围岩正处于变形破裂的发展阶段,此时注浆,一是可能较难注入,二是浆液尚未凝固起支承作用之前,即被较大的围岩应力所破坏,因此将刷扩维修工作面向前推进一段后,然后在后面注浆。理论和实践证明,在围岩局部进入岩体的残余强度时,在该处注浆可以起到较好的作用,但也不应过迟注浆,过迟注浆时,此时的残余应力已很小,可能造成支护变形量过大,使支护提供的支护抗力相应也小,支护体不能发挥应有的作用。



  1 合理设计注浆参数



  (1)注浆压力受围岩特性、注浆能力、注浆方式等因素的影响。若注浆压力过小,浆液难以向围岩中扩散,达不到预期的注浆效果;若压力过大,则会导致浅部注浆过程中巷道表面出现冒顶、片帮或开裂。在浅部注浆时,由于巷道表面和围岩发育,岩块破碎,采用的注浆压力不宜过大,初步确定为1~2MPa;深部注浆时,注浆压力确定为2~4MPa。



  (2)注浆量。浆液的注入量受到注浆压力、注浆时间、围岩裂隙的发育程度及破碎状况、渗透性等因素的影响。为保证巷道围岩裂隙被充填密实,注入的浆液尽量保证裂隙被充填满,施工中注浆量以达到注浆压力时为止。



  (3)注浆孔的布置。考虑围岩浅部裂隙较为发育,为防止浆液向外流失,应有一定封孔深度,即注浆孔不能过浅;同时为了克服钻进时出现卡钻现象,实践表明初次注浆孔深度在1.0~1.2米为宜。二次耦合深孔注浆时,要根据围岩松动圈确定锚杆的长度,二次耦合注浆锚杆长一般在2.0米以上。



  (4)注浆孔的间排距。注浆孔的间排距主要由浆液的扩散半径确定。为达到注浆效果,两孔的孔距应保证注浆后浆液渗透范围由一定的交叉,所以应小于2倍的扩散半径。



  2 注浆材料的选择



  注浆材料由无机和有机两个系列,由于有机材料价格昂贵,一般不予采用,而无机材料价格较低,被广泛应用。无机材料以水泥(主料)+水玻璃(速凝剂)为主。为了减少浆液流失,提高凝固速度,浅部初次注浆一般采用水泥+水玻璃双液浆。而深部二次耦合注浆一般采用水泥单液浆,确保更高的支护强度。



  3 施工工艺。巷道围岩注浆加固质量的好坏,在很大程度上取决于注浆施工工艺。围岩浅部注浆时采用双液注浆;围岩深部注浆时,由于浅部围岩被浆液充填密实,封闭了很大围岩,提高了围岩强度和改善了围岩凿岩条件,漏浆问题得到很好的解决。因此,采用工艺简单、便于操作的单液水泥浆。两步耦合注浆加固施工工艺如下:封闭巷道表面裂隙——钻孔——封孔——注浆——管道与设备的清洗。



  4经济效果分析及支护效果评价



  (1)失修巷道采用锚注支护补强技术,从支护的强度、刚度、安全可靠性、占有空间,是套架棚加强支护所不能相比的,它不受巷道断面的限制,便于锚索的布置和施工。



  (2)锚注补强支护能获得较高的支护强度和围岩加固作用,能主动支护顶板;当顶板破碎裂隙发育时,其浆液能充填裂隙起到固结顶板作用,集悬吊、挤压加固、固结顶板于一体。尤其能解决破碎松软顶板,大断面及大跨度硐室、交岔点巷道支护难题。



  (3)锚注施工设备轻便、工艺简单、便于掌握。



  失修巷道经锚注支护后,经观测顶板稳定,支护状况得到较大改善,保证了巷道的安全与稳定。



  结论



  采用锚注支护加固失修巷道经理论和实践证明是可行的,适合破碎松软顶板、大断面巷道及交岔点、大跨度硐室的有效加固,为复杂困难条件下巷道加固,维修提供了新的有效途径。锚注支护不仅支护强度高,承载力大,而且注浆本身对已出现松动的围岩具有明显的胶结加固作用,补强加固效果突出。采用补锚网喷、注浆、补打锚索加固,施工方法简单,快速,与套架棚加强支护相比,降低了支护成本,减轻了工人的劳动强度,提高了安全可靠程度。
这个家伙什么也没有留下。。。

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