组合锚注支护在深部大断面巷道围岩控制的应用

深部大断面巷道围岩严重变形影响煤矿回采效率,主要原因为埋深变大,围岩应力过大,导致支护传统支护措施无法满足要求。针对以上问题,拟采用组合锚注技术进行支护,阐述了两种中空注浆锚杆施工工艺,采用数值模拟方法分析了传统端部锚固和中空注浆锚杆锚固措施下巷道围岩应力、应变情况,对现场组合支护措施实施后情况进行了效果考察,得到以下结论：(1)组合锚注技术中端锚式中空注浆锚杆锚固大于涨壳式中空注浆锚杆锚固极限拉拔应力,前者是后者极限拉拔应力的1.5倍;(2)数值运算分析,深部采用传统端部锚杆锚固技术顶板最大位移量为140 mm,顶板破损严重;中空注浆锚杆锚固顶板最大位移量60 mm;中空注浆锚杆锚固技术支护效果更佳;(3)通过对比传统支护措施和组合锚注支护措施分析,传统锚固支护区域深部最大位移量420 mm,中空注浆锚固区域深部最大位移量120 mm,中空注浆锚固支护效果明显。研究结果表明,组合锚注支护技术有效控制了大断面巷道围岩变形严重问题。     

基于预应力锚和自应力注的破碎围岩锚注加固应用研究

针对高应力巷道围岩锚注中注浆锚杆锚固力低和水泥基注浆材料自收缩造成控制效果不佳的问题,提出基于预应力锚和自应力注的破碎围岩锚注加固方法.以平煤十矿变电所巷道为工程背景,基于原支护方式失稳机理分析,探究裂隙岩体自应力浆液加固原理,研发新型高强预应力注浆锚杆系统,形成基于预应力锚和自应力注的破碎围岩锚注支护方案.通过浆岩界面SEM扫描、围岩钻孔窥视、锚杆索受力和围岩变形监测等方法综合评价该新型预应力锚注的工程应用效果.结果表明:通过高强预应力注浆锚杆的轴向约束应力与自应力浆液的膨胀应力使加固围岩处于准三维受力状态,实现了破碎围岩的强化与损伤修复;新型高强预应力注浆锚杆具有预应力大、预应力施加标准、锚固力高、杆体强度高等优点,能够对围岩提供高轴向约束;新型锚注加固后,注浆浆脉充填围岩裂隙,浆液结石体与岩体结合致密;注浆锚杆索受力稳定,巷道表面围岩最大位移为83 mm,说明通过新型预应力锚注加固方案实现了变电所巷道围岩稳定性控制.     

松软破碎煤体钻封注一体化锚固实验研究

赵家寨矿"三软"厚煤层回采巷道为锚网支护全煤巷道,掘进过程中时常遇到松软破碎围岩段,该围岩条件下普遍存在锚固孔成孔质量差、塌孔现象严重及锚固力低下等瓶颈问题。为有效解决其支护难题,改善局部破坏严重段的巷道支护效果,研发了一种钻封注一体化注浆锚杆。采用理论分析、实验室实验及现场试验相结合的研究方式,对钻封注一体化注浆锚杆锚固机理、注浆效果及锚固性能进行了分析,研究结果显示:钻封注一体化注浆锚杆,具有较好的注浆封孔效果,可减少松软破碎煤巷注浆加固流程,加快施工进度;该注浆锚杆在松软和破碎煤体钻进过程中,注浆锚杆振动响应特征表现较大差异,依此实现煤体条件的判别,可为巷道围岩注浆参数设计及差异化注浆提供理论依据;实验室超声波无损检测注浆效果显示,该注浆锚杆能有效实现松软及破碎煤体注浆,且浆液扩散效果良好,说明该注浆锚杆可对该类巷道围岩实现良好的注浆加固作用;注浆锚杆现场拉拔试验结果显示,在松软破碎围岩条件下,相较于普通树脂锚杆,注浆锚杆锚固力提升约36.4%,说明该注浆锚杆能够对围岩起到更好的锚固作用。上述研究结果表明,钻封注一体化注浆锚杆,可明显简化松软破碎煤巷注浆加固流程,同时,可对松软破碎煤巷围岩起到更好的锚固效果,研究成果为提升松软破碎煤巷控制效果。     

深部软岩巷道锚注支护技术研究现状与展望

深部软岩巷道围岩控制一直是困扰煤矿发展的重大难题,经过国内外学者的大量研究,在深井软岩巷道支护理论和支护技术方面取得了大量研究成果。锚注支护技术是岩土注浆加固与锚杆支护的有机结合,充分体现了注浆与锚固的优点。通过研究锚注支护的作用机理,对注浆锚杆和注浆浆液的类型、特点进行了分析,介绍了安设注浆锚杆与注浆的施工工艺及注意事项,对锚注支护技术未来的研究领域进行了展望。     

临涣矿回采巷道锚注加固支护控制技术

介绍了临涣矿中组煤层9煤的地质和回采巷道变形状况,采用锚注与树脂锚固锚杆对散体围岩的回风巷进行修复,既发挥了注浆锚注加固软弱破碎围岩的作用,又为高锚固力的树脂锚固锚杆提供了着力点,使两者能力得到有效发挥,改善了巷道支护效果,提高了经济效益。     

破碎围岩锚注扩散加固机制研究与应用

随着煤炭开采深度的增加,高地应力、复杂地质构造和巷道围岩松散破碎现象逐渐增加,锚注作为该类巷道治理中常采用的支护手段,在该类巷道治理中取得良好的控制效果,而锚注浆液的扩散及加固规律作为锚注研究的重要依据,相关研究目前还比较缺乏。本文以巨野矿区千米深井赵楼煤矿为工程背景,通过现场注浆前后普通锚杆拉拔力试验,定义锚注有效加固区,得到锚注有效加固区的陀螺形分布规律。在此基础上,开展不同注浆锚杆布设条件下的数值模拟试验,分析注浆锚杆长度和间排距对锚注加固效果的影响规律,提出基于现场锚注扩散试验和数值模拟研究的锚注支护设计方法,并在赵楼煤矿5302轨道巷破碎围岩锚注支护设计中进行应用,有效控制了围岩变形。     

高强中空锚杆/索结构及全锚注技术研究

针对高应力、软岩、动压、裂隙节理破碎岩体及其复合型困难条件巷道围岩非连续、非协调大变形控制难题,提出了复杂困难条件巷道高强全锚注一体化控制理念,通过采用高强中空注浆锚杆、中空注浆锚索及高强护表构件全锚注支护,实现了锚杆索锚注一体化、全长锚固及围岩自承能力提质增强,最终形成巷道围岩"协同强力护表、叠加内拱、深外拱"多层次、梯次强化支承结构;试验表明:高强全锚注支护系统刚度提高5.8倍,抗剪强度提高0.5～0.8倍,在全国多个矿区沿空掘巷、高应力软岩煤巷等各种类型巷道应用效果良好,围岩变形破坏得到有效控制,提高了破碎煤岩体锚杆锚固力及锚固安全性与可靠性。     

钻锚一体化新型注浆锚杆实验研究及应用

针对松散、破碎巷道围岩的支护问题,开发出钻锚一体化新型注浆锚杆,该锚杆具有钻杆、锚杆以及注浆管多重功能,在一次完成钻孔与锚固的基础上,通过中心孔对松散围岩进行注浆加固,简化破碎围岩注浆加固与支护工艺,提高掘进支护施工速度。对新型涨壳式锚杆进行了实验室实验,确定了锚杆选材、结构设计、工艺参数等。力学性能实验表明,杆体的拉断载荷平均值为286kN,约是普通中空注浆锚杆的5倍。在煤矿进行了现场工艺性试验,锚杆钻进与锚固性能可靠,可快速打入巷道围岩中,施加预紧扭矩后,锚杆预紧轴力达到51.5～85.3kN,具有较高的预应力。锚杆安装后,可实现带压注浆,实现全长锚固,为松软、破碎围岩巷道及时提供高强度、高预应力支护,为掘进工作面的快速高效推进创造了条件。     

锚注支护在松软岩层大断面交岔点施工中的应用

采用自钻式中空锚杆先对巷道围岩进行注浆,浆液在巷道围岩裂隙及破碎带强化凝结后,再上紧注浆锚杆端部的托盘,锚固区内的围岩强度和抗压能力得到提高,在巷道周边轮廓形成一个嵌套强化锚固层,从而控制巷道的围岩变形与破坏。首次采用锚注支护在黄沙矿-500 m轨道暗斜井松软岩层大断面交岔点施工,取得了良好的支护效果。     

动压影响下的大巷锚注加固技术研究及应用

锚注支护将松散破碎的围岩胶结成了整体,提高了岩体的内聚力、内摩擦角及弹性模量,提高了岩体的自身强度和完整性,增强了支护结构的整体性和承载能力,注浆后的锚杆能够实现全长锚固,使锚杆与围岩形成一个整体,让锚杆对松散破碎岩层的锚固作用得以充分发挥,达到了较好的支护效果。根据锚注支护的理论原理,详细叙述了在某矿巷道加固中采用锚注支护的技术参数,施工工艺和施工技术要求。实际应用结果证明,锚注支护是巷道预加固及修复的有效方法,不仅施工速度快,劳动强度小,而且可大大降低支护成本,取得较好的经济效益,值得推广应用。     

巷道锚注支护机理分析及应用

锚注支护是将锚杆支护和注浆技术有机的结合在一起,共同作用的支护技术,尤其对松软破碎岩体的支护极为有效,使锚杆和注浆的适用范围得到扩展,提高了对软岩的支护效果。锚注支护既加固了围岩,又为锚杆提供了可靠的着力基础,使围岩强度和承载能力得到显著提高,巷道变形量明显降低,在分析锚注支护机理的基础上,分析了锚注支护特点及适用范围,得出巷道锚注支护可改善锚杆、裂隙面及围岩的力学性能,减小围岩塑性区及巷道位移,提高围岩的稳定性的结论。     

三软煤层巷道破坏机制及锚注对比试验

针对龙口矿区梁家煤矿典型软岩巷道-4606改造开切眼巷道围岩控制难题,通过现场监测和试验,分析原支护方案下围岩变形破坏机制。煤层结构复杂,围岩易膨胀、软化,围岩破坏范围大,拱架变形破坏严重,锚杆支护潜力无法有效发挥是巷道变形破坏的主要原因。支护构件锚固性能试验表明,与注浆前相比,注浆10 d后注浆锚杆拉拔力提高214%,高强锚索提高89%。在此基础上,以锚注支护为核心,实施了U型棚+注浆锚杆,注浆锚杆+高强锚索两种联合支护对比试验方案。结果表明：方案实施后,巷道围岩变形量小于原支护方案59%以上,锚注支护可有效控制该类条件下巷道围岩变形;两种试验方案的围岩整体平均变形量相差6.6%,采用注浆锚杆+高强锚索联合支护方案可替代传统的U型棚支护。     

中空锚固注浆封堵技术在色连二矿的应用

矿井巷道在掘进过程中需要对顶板和围岩进行支护,而在围岩破碎且有淋水的巷道是锚网喷浆支护的难题,对支护效果影响较大。在锚网喷浆支护之前,通过中空锚固注浆封堵新技术,对顶板出水处注浆充填加固堵水,对部分地段淋水较大部位,可用中空锚杆进行注浆封堵,防止巷道变形。中空锚固注浆封堵新技术在鄂尔多斯色连二矿的成功应用,为锚网喷浆支护创造了良好条件。     

外锚内注技术在大断面软岩巷道中的应用

大断面软岩巷道采用外锚内注技术,即利用锚杆兼作注浆管,在围岩深处注浆加固形成能承受较大压力的注浆加固圈,为锚杆提供可靠的锚固基础,提高锚杆对松软破碎岩石的锚固作用,形成锚杆加固圈,再铺网喷砼,形成网架喷加固圈,在三重加固的作用下,稳定围岩,防止巷道变形;介绍外锚内注式锚杆结构、锚注孔布置、技术参数与工艺流程;经超声波检测,松散破碎岩体得到充填黏结,巷道未见浆皮开裂、底鼓。     

高强全锚注支护结构性能与工艺技术应用北大核心

针对高应力、软岩、动压、裂隙节理破碎岩体及其复合型困难条件巷道围岩非连续、非协调大变形控制难题,采用理论分析、室内支护材料力学实验、现场试验的综合研究方法,进行了高强中空注浆锚杆、高强中空注浆锚索结构分析、性能测试及工艺技术应用探索,提出了复杂困难条件巷道高强全锚注一体化控制理念,即通过采用高强中空注浆锚索/锚杆及高强护表构件全锚注支护,最终形成巷道围岩'协同强力护表、叠加内拱、深外拱'多层次、梯次强化支承结构;在平煤一矿回风上山进行了全方位高强耦合控制试验,长期矿压观测表明巷道围岩得到有效控制,真正实现了锚杆索锚注一体化、全长锚固及围岩提质增强。     

断层破碎带区域注架锚交互承载壳原理及应用

针对某矿南一轨道运输上山过F14断层带破碎软弱围岩巷道支护难题,提出了注架锚交互承载壳原理,即先采用超前预注浆将松散破碎围岩固结密实,为锚固支护提供良好的锚固基础;及时采用被动形式的U型钢棚支护形成松散围岩巷道支护的刚性承载壳,在此基础上采用长锚杆、锚索主动支护进行二次强化加固;形成松散破碎围岩巷道的内部小范围的"注架锚"交互承载壳,即由各种支护技术组合形成的承载壳来承载围岩变形载荷,有效维护巷道的长期稳定性。试验5个多月两帮最大移近量达216 mm,顶板最大下沉量120 mm,有效维护了巷道的长期稳定性。     

深部破碎围岩条件下立体交叉巷道超前治理技术研究及应用

随着浅部煤炭开采向深部煤炭开采转变,深部高应力环境下掘进工作面立体交叉点附近巷道围岩松散破碎难以支护的工程问题,成为影响巷道快速掘进和后期使用维护的难题,考虑巷道围岩裂隙的存在,采用注浆超前治理+中空注浆锚索锚注一体化支护技术,研究结果得出：破碎岩体中,端头锚固方式容易发生脱黏失效,锚索预紧力达不到设计要求,且无法通过黏锚力控制浅部围岩,随着锚固长度增加,锚固力显著增强,对浅部破碎围岩的控制效果也越好。基于上述研究,提出破碎围岩条件下过揭发巷道注浆超前治理+中空注浆锚索锚注一体化支护技术,经工业性试验,巷道变形得到有效控制。     

深井高地压软岩巷道锚注支护研究与实践

针对煤矿巷道岩性破碎状况,采用全长锚固锚杆和注浆锚索实现多种形式的全锚技术工艺,可以及时施加预紧力,为围岩提供支护阻力,提高围岩整体性和强度以及自承能力,增强控制围岩变形能力,取得较好的支护和经济效果。     

深井破碎围岩巷道变形机理及控制研究

为解决深井破碎围岩巷道的支护问题,针对薛湖煤矿西翼轨道大巷的地质状况,建立了巷道底鼓力学模型,研究巷道围岩的破坏特征及其影响因素,通过分析得出:巷道两帮围岩的破碎起到天然卸压作用,延缓了底鼓的产生,随着帮部岩体的压实,应力继续向底板传递,进而引发了巷道底鼓.据此提出针对深井破碎围岩巷道采用二次支护方法控制围岩变形的方案:即一次支护采用U型钢可缩性支架进行支护、二次支护采用锚注与锚梁网索联合支护,其最大的特点是将传统的滞后注浆改为适时注浆,为锚杆锚固作用的发挥提供支撑平台,提高了支护效率.通过数值模拟优化,确定了最终的支护参数,并进行了现场工业性试验,观测结果表明,巷道变形得到了有效控制,取得了较好的社会经济效益.     

动压巷道锚注加固的数值模拟

锚注加固通过注浆将破碎围岩凝结成整体,改善围岩的结构及其力学机制,提高了围岩的强度。将锚杆和注浆加固相结合,形成锚注一体化,本质上实现了围岩作为支护结构的一部分,大大提高了支护结构的承载能力。文章对动压破碎巷道锚注加固前后围岩变形情况进行了数值模拟,根据计算分析进行了现场支护试验。监测结果表明:锚注加固显著提高了围岩的强度和承载能力,有效地控制了动压巷道的损伤变形。