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N213区回风顺槽中空注浆 锚索（杆）支护实验 总结报告 金宝屯煤矿生产部技术部 2015年月 2 2 N123区地质概况 3 3中空注浆锚索（杆） 3 3.1中空注浆锚索研发出发点 3 3.2中空注浆锚索支护机理 3 3.3中空注浆锚索的结构形式 4 3.4中空注浆锚索的封孔方式 5 3.5中空注浆锚索的优点 6 3.6中空注浆锚索的技术参数 7 3.7注锚剂 8 4施工方案设计 9 5施工方法 9 5.1中空锚索（杆）施工方式 9 5.2注锚固剂方法 9 6成本分析 9 6.1原支护形式 9 6.2原支护材料价格 9 6.3现支护形式 10 6.4现支护材料价格（不含套棚成本） 10 7技术经济比较 11 7.1对三个方案进行技术分析 11 7.2经济比较 12 8实验总结 13 1实验背景 为解决金宝屯煤矿巷道压力大，钢材投入量大，支护成本高，体力消耗大、后期维护量大等问题，集团公司到安徽省淮南市顺辉锚固有限公司及使用注锚技术的矿井现场考察后，认为采用中空锚索（杆），先锚后注、锚注一体的施工工艺，支护技术先进，对软岩巷道支护也具有适应性，为此在金宝屯煤矿N213区回风顺槽进行探索性实验。 2 N123区地质概况 N213区煤层厚度2.2 m～3.45 m，平均厚度3.0m米。煤层为单一煤层，坚固性系数f=2-3，N213区煤层伪顶为泥岩，平均厚度1.6m，遇水泥化、膨胀、破碎易冒落。基本顶为粉砂岩，平均厚度3.7m，节理发育。煤层底板为厚层泥岩，也是软岩、层状、有膨胀性，厚度较大，预计厚度在全区内为30～60米。 煤层顶底板情况表： 顶底板名称 岩石类别 厚度m 岩性 顶板 老顶 VI 7—12 细砂岩、砾岩 直接顶 Ⅳ 3.7 粉砂岩 伪顶 Ⅳ 1.6 泥岩 底板 直接底 Ⅳ 30—60 泥岩 综合柱状图：（见附图）。 3中空注浆锚索（杆） 3.1中空注浆锚索研发出发点 （1）把注浆锚固锚索和树脂锚固锚索合二为一，通过二者之间的取长补短，兼有二者的优点，克服它们各自的缺点，形成一种全新的锚索品种； （2）通过提高注浆压力，使浆液在充满钻孔、实现全长锚固的同时，向钻孔周围岩石裂隙中扩散，对围岩起到粘结固化作用，实现深孔锚注。 3.2中空注浆锚索支护机理 中空注浆锚索的支护机理主要包括以下几个方面： （1）采用注浆锚索注浆，可以利用浆液封堵围岩裂隙，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）注浆后浆液将松散破碎的围岩胶结成整体，提高了岩体强度和内聚力、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；且与原岩形成一个整体，使巷道保持稳定而不易产生破坏。 （3）利用注浆锚索注浆充填围岩裂隙，配合锚喷支护，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，从而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； （4）注浆后使得作用在顶板上的垂直载荷能有效地传递到两帮，通过对帮部的加固，又能把荷载传递到底板；同时由于组合拱厚度的加大，这样又能减小作用在底板上的荷载集中度，从而减小底板岩石中的应力，减弱底板的塑性变形，减轻底臌；且底板的稳定，有助于两帮的稳定，在底板及两帮稳定的情况下，又能保持顶板的稳定。 3.3中空注浆锚索的结构形式 中空注浆锚索主要由锚索索体、托盘、索具、止浆塞部件组成。锚索索体由三部分组成，顶部实心段用于搅拌树脂实现端锚，中间段内有软性芯管（柔性注浆管），便于锚索弯曲和注浆，中间段与顶部实心段具有出浆口，锚索尾部为紧固段，内用高强合金管（刚性注浆管），当锚具紧固时索体不收缩。止浆塞采用锥形橡胶止浆塞。中空注浆锚索结构形式如图3-1所示。 图3-1 中空注浆锚索结构形式 图3-2为中空注浆锚索的实物图。 图3-2 中空注浆锚索实物图 锚索索体采用高强度螺旋肋预应力钢丝编绞而成。高螺旋肋预应力钢丝是一种新型变形钢丝，特征是将压延拉拔工艺处理后的半成品经过最后一次塑性变形拉拔，使钢丝表面形成3至6条连续状的凸起的螺旋肋，螺旋肋同基圆为一体，共同组成同一截面的钢丝，任一截面积相等。无论是外形加工方法、材料性能均有光面钢丝、刻痕钢丝和三股钢绞线不可替代的优良特性。高强预应力钢丝 图3-3 高强预应力钢丝 （1）改端锚为全长锚固，提高了支护系统的刚度及抗剪切能力，与端锚锚索相比不容易卸载； （2）注浆加固改变了巷道围岩的力学性质，渗透到岩体中的浆脉起到网络骨架、粘结补强、对巷道围岩压密、转变围岩破坏机制的作用； （3）注浆加固拱可对深部破裂围岩提供高应力的径向约束，使破裂岩体发挥应力强化特性，从而提高支护结构的整体承载能力，以适应高应力软岩巷道