注漿錨桿作用機(jī)理

     引言
　　煤礦生產(chǎn)中，為了保證礦井安全生產(chǎn)和礦工的人身安全，應(yīng)隔離上面鄰近采空區(qū)隅角處易發(fā)生火災(zāi)區(qū)。尋求有效的巷道支護(hù)方式，防止向采空區(qū)隅角處漏風(fēng)，消除事故隱患。
　　1支護(hù)方式的確定
　　經(jīng)過(guò)方案對(duì)比，確定采用端錨式注漿錨桿支護(hù)，封堵裂隙，加固頂板，提高圍巖強(qiáng)度。
　　1.1 端錨式注漿錨桿端錨式注漿錨桿由端錨式錨頭，注漿錨桿桿體，隔離架，封水套，凸形托盤(pán)等部分組成。錨頭材料為阻燃塑料，其結(jié)構(gòu)由空心錐錐體錨芯和四瓣式脹殼組成，安裝時(shí)，使脹殼膨脹頂住孔壁，起到錨固作用。為了適應(yīng)不同的圍巖條件，設(shè)計(jì)了4種形式的脹殼，即光壁式，正臺(tái)階鋸齒形，倒臺(tái)價(jià)鋸齒形和V形臺(tái)階。注漿錨桿桿體用加厚鋼管焊接而成，管長(zhǎng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況而定，外徑21.4mm，內(nèi)徑15mm，注漿段長(zhǎng)0.5m，外露長(zhǎng)度60～80mm，外露部分加工成M22普通螺紋，注漿段鉆有若干交叉射漿孔。
　　1.2 支護(hù)機(jī)理由于圍巖裂隙比較發(fā)育，巷道開(kāi)挖后圍巖產(chǎn)生松動(dòng)，導(dǎo)致強(qiáng)度降低。經(jīng)過(guò)錨桿注漿加固后，圍巖強(qiáng)度等力學(xué)性能得到改善和提高，使巷道圍巖膠結(jié)成拱形連續(xù)體加固圈；注漿錨桿又起到懸吊、擠壓、楔固等作用，使巷道圍巖沿徑向擠壓的圍巖壓力轉(zhuǎn)換成切向壓力，防止圍巖松動(dòng)范圍進(jìn)一步擴(kuò)展，從而使巷道徑向應(yīng)力減小到僅用較小支護(hù)阻力就能維護(hù)圍巖長(zhǎng)期處于穩(wěn)定狀態(tài)。
　　錨注支護(hù)巷道的作用：①采用端錨式注漿錨桿，可以利用漿液封堵圍巖的裂隙，隔絕空氣，起到防、滅火作用，并且能防止圍巖被水浸濕而本身強(qiáng)度降低；②注漿后將松散的巖石膠結(jié)成整體，可以增大巖體的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角，提高巖體的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)利用巖體作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分；③注漿使錨桿由端頭錨固改變?yōu)槿L(zhǎng)錨固，錨桿與圍巖形成一個(gè)整體，充分發(fā)揮錨桿的作用，形成有效的組合拱。
　　2錨注支護(hù)施工工藝
　　2.1 端錨注漿方案端錨注漿是在錨桿孔成孔后，在錨桿底端部采用化學(xué)藥包將錨桿進(jìn)行錨固后，再放入注漿管及排氣管，封堵錨桿端頭，再進(jìn)行有壓注漿。其特點(diǎn)是端部化學(xué)藥包內(nèi)含兩種密封的化學(xué)漿液，施工時(shí)利用外力將密封層破壞后兩種漿液反生化學(xué)反應(yīng)，迅速將錨桿預(yù)錨固，可以對(duì)錨桿體系施加一定的預(yù)應(yīng)力。
　　2.1.1 施工方法。①準(zhǔn)備：鑿巖臺(tái)車(chē)就位，并接好供電、供水管線(xiàn)。②測(cè)量布眼：根據(jù)錨桿設(shè)計(jì)間距及圍巖層理、節(jié)理分布實(shí)際情況，用油漆標(biāo)出眼位。布眼時(shí)對(duì)層理及節(jié)理發(fā)育部位，需加密布設(shè)。③鉆孔：用二臂液壓鉆孔臺(tái)車(chē)鉆孔，鉆孔時(shí)鉆桿垂于巖面或?qū)永砻妗＂芮蹇准皺z查：用高壓風(fēng)吹凈孔中石屑及細(xì)小石塊，利于漿液與巖壁充分接觸，并檢查孔深。⑤錨桿加工：錨桿采用Ⅱ級(jí)Φ25螺紋鋼，按設(shè)計(jì)尺寸下料，將外露端頭20cm范圍內(nèi)攻絲，其絲口深度和成型后直徑與錨桿端頭墊板匹配。⑥放入化學(xué)藥包：用略小于孔徑的PVC管將化學(xué)藥包輕頂送入錨桿孔底部，采取分節(jié)送入，然后抽出PVC管。再放入牛皮紙團(tuán)作止?jié){塞。⑦錨桿插入：將錨桿插入，用錘子輕擊將錨桿插至孔底，再旋轉(zhuǎn)桿體，將化學(xué)藥包內(nèi)兩種漿液間隔層破壞，使化學(xué)漿液迅速反應(yīng)將錨桿端部錨固。漿液凝固約需時(shí)間3分鐘，其間需人工扶穩(wěn)錨桿。⑧上墊板及螺母：端錨完畢，再插入Φ6排氣管及Φ10注漿管，再上密封墊板，錨固板及M20螺母，并施加少量的預(yù)加力旋緊，以利于巖體穩(wěn)定。⑨注漿：采用BW250灰漿泵注漿，注漿壓力0.1～0.3MPa。漿液材料為1：1.5水泥砂漿，砂漿采用現(xiàn)場(chǎng)砂漿拌合機(jī)拌合，拌合時(shí)間不少于3分鐘。注漿時(shí)勻速注入，直至排氣管漿液均勻流出時(shí)，則注漿飽滿(mǎn)。
　　2.1.2 注意事項(xiàng)。①鉆孔，鉆孔應(yīng)垂直于巖石節(jié)理面，錨桿軸線(xiàn)應(yīng)與巖體主結(jié)構(gòu)面或滑移面成較大角度相交。不得生搬硬套采用徑向錨桿，并應(yīng)視現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)調(diào)整。②化學(xué)藥包在放入堵塞時(shí)，要確保堵塞嚴(yán)實(shí)，以免化學(xué)漿液溢出端錨段而造成錨固不實(shí)。③化學(xué)藥包在錨固時(shí)間內(nèi)，必須保持錨桿穩(wěn)固，不得晃動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)，以確保錨固質(zhì)量。④上墊板時(shí)，如孔口不平，應(yīng)采用砂漿抹平處理。⑤錨桿在未錨固前，其自重大，應(yīng)防止錨桿滑落傷人。
　　2.2 注漿材料和工藝參數(shù)注漿漿液用用粘土漿和粘土水泥漿，粘土漿配比：水∶膨潤(rùn)土為1.5∶1；粘土水泥漿配比：水∶膨潤(rùn)土∶水泥為1.3∶1∶0.2；注漿壓力3MPa，漿液擴(kuò)散半徑1.0m，每孔漿液注入量30～50L。
　　結(jié)語(yǔ)
　　采用端錨式注漿錨桿注漿加固巷道圍巖，不僅能夠提高破碎頂幫的整體強(qiáng)度，增加圍巖自身的承載力，而且注漿漿液充填壓密裂隙，可防止漏風(fēng)，避免發(fā)火，并具有堵水作用。