千米深井沿空留巷巷道新型注浆锚索应用研究

一、项目背景

基于对传统注浆锚索进行技术和结构升级的要求，研究人员联合高校开展技术攻关，研制了国内首家全自动注浆锚索焊接生产设备，成功开发出新型注浆锚索产品，并在某煤矿井下巷道及沿空留巷进行了应用试验，显著提升了支护质量，取得良好的经济效益。目前该产品已获得三项国家专利，正在有关矿区实施推广应用。

二、新型注浆锚索技术参数

新型注浆锚索技术参数

三、新型注浆锚索支护机理

锚注支护机理由内注浆锚索为核心所形成的锚注支护体系，通过注浆改变岩体的力学性能,提高其支护效果。

1.防止围岩风化自身稳定

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.全长锚固约束力

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.改变岩体的力学性能

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，是主动支护的有效形式。

4.控制应力传递和塑性变形

注浆后使得作用在顶板上的垂直载荷传递到两帮，通过对帮的加固，又能把荷载传递到底板；同时由于组合拱厚度的加大，又能减小作用在底板上的荷载应力集中度，减弱底板的塑性变形，减轻底鼓；又能保持巷道的整体稳定。

四、主要特点

1.该锚索采用树脂端锚，张拉预紧，预紧力高且立即承载，搅拌、安装与普通树脂锚索完全相同，无需增加任何设备。

2.索体为新型中空结构，内有高压注浆管，采用反向注浆的方式向钻孔内注入水泥浆或化学浆，实现锚索的全长锚固和围岩的加固。

3.索体采用高强螺旋肋预应力钢绞线制作，提高了锚固强度与索体延伸率。其中，锚固强度比同直径的普通光面钢绞线提高25%，索体延伸率比光面钢绞线提高10%—15%。

4.锚索采用里锚外注的方式，索体上端树脂锚固，中间注浆，下端螺纹锁紧。锚索的安装、预紧方式与树脂锚索基本相同，施工工艺简单。

5.新型注浆锚索采用全自动焊接技术，确保焊接接头质量。

6.新型注浆锚索止浆塞采用专利新型产品，止浆效果显著优于同类产品，确保注浆质量和注浆效果，有效提高支护巷道整体性和安全性。

五、适用范围

该锚索主要用于煤矿深井、软岩、高应力或应力集中区、松散破碎区、巷道的超前支护和沿空留巷的支护或修复，对巷道冒顶治理存在积极预防和消除作用，变被动支护为主动支护，在巷道的开拓使用和降低劳动强度、提高生产和经济效益方面体现重要作用。

六、工业性试验情况

1.工程概况

某矿井为千米深井，试验巷道为其21160下巷沿空留巷巷道，位于-800水平，属于后组十一层三采区。工作面平均走向长595m，平均倾斜宽172.2m，工作面标高为-750.93～-840.93m，埋深为930.93～1020.93m，煤层厚度1.7～2.05m，平均煤层厚1.88m，平均倾角为22.3°，工作面直接顶为8—20m厚灰色粉砂岩，泥质胶结，层理中等发育，易于冒落。

图1   21160回风巷全注浆锚索巷道剖面图

2.设计方案

21160工作面下平巷采用“一腿一柱四锚索”的支护方式，分四步走的施工工艺，创新完成了沿空留巷。

图2   17 21160工作面上平巷沿空留巷断面图

3.应用效果

图3   21160工作面运输巷留巷效果图

（1）首次将中空注浆锚索应用于11层煤工作面下平巷留巷施工中，开创了“注浆锚索+沿空留巷”新工艺，实行沿空留巷后不仅减少了掘进队伍，而且为实现同煤层的连续开采提供了强有力的安全技术保障和现实依据。

（2）经济效益显著。按掘进巷道6000元/米的成本计算，21160工作面沿空留巷140m，节省成本6000×140=84万元；去除沿空留巷每米所需的钢梁、菱形网、铰接顶梁、点柱等材料及人工2350元，21160工作面下巷沿空留巷直接降低成本3650×140=51.1万元。

图4    21160面运输巷留巷挡矸效果图

图5  现场效果图

（3）“注浆锚索+沿空留巷综合技术”在11层煤工作面的全面推广，为后组煤的高效开采以及整个矿井的开拓布局、生产接续奠定了基础，实现了矿井采区布置的突破。

图6 现场效果图

（4）留巷充分利用传递岩梁理论将巷道的直接顶和基本顶通过不同规格的注浆锚索注浆悬吊形成一个“组合拱”式的联合支护体，大大提高了围岩的自身承载能力，降低了沿空侧的回转变形，保证了留巷整体断面的成型与技术参数的稳定性。

（5）21160工作面留巷的成功也进一步验证了注浆锚索在大埋深、高应力软岩巷道支护体系中的效果，为进一步探索深部巷道支护提供了有利保障。

说明：本注浆锚索产品已获得三个国家专利，可以提供优质的产品，也可以寻找合作代理商，同时提供“产品+项目”的服务模式，欢迎有合作意愿的单位，前来洽谈。

联系人：曹峰，微信号：caofeng527969

小编点评

基于对传统注浆锚索进行技术和结构升级的要求，研究人员研制出了国内首家全自动注浆锚索焊接生产设备，成功开发出千米深井沿空留巷巷道新型注浆锚索产品。该锚索主要用于煤矿深井、软岩、高应力或应力集中区、松散破碎区、巷道的超前支护和沿空留巷的支护或修复，对巷道冒顶治理存在积极预防和消除作用，变被动支护为主动支护，在巷道的开拓使用和降低劳动强度、提高生产和经济效益方面体现重要作用。