泵送膏体预应力全锚锚杆/索支护方法

摘要

一种泵送膏体预应力全锚锚杆/索支护方法，采用两种凝固时间不同的膏体注浆液作为锚固剂，在钻孔内插入软管，通过软管先向钻孔内注入速凝膏体浆液，然后再向钻孔内注入缓凝膏体浆液，将锚杆/索插入钻孔内，在锚杆/索的外露段依次装上托盘、楔形锚具；待速凝膏体浆液凝固后，使用张拉仪对锚杆/索外露段进行张拉，在锚杆/索全长范围内施加预紧力，待缓凝膏体浆液凝固后即形成全长锚固。本发明能够解决深孔锚固难题，可通过调节速凝剂添加量来控制，锚杆/索内外段采用快慢膏体浆液分别锚固，将预紧力与全长锚固有机结合了起来，施工工艺简单，有效提高了锚杆/索对围岩变形的控制效果，解决了深井高地应力强动压大变形巷道的支护难题。

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿巷道围岩的控制与支护技术，尤其是一种适用于巷道围岩的泵送膏体预应力全锚锚杆/索支护方法。

背景技术

在岩土和采矿工程中，锚杆支护是兼有支架和加固两种作用的围岩控制技术，与框式支架相比，以其显著的技术经济效益在世界各国获得广泛应用，以锚杆为基本支护形式的包括单体锚杆、锚梁（带）、锚梁（带）网及锚杆与锚杆/索支护的锚杆支护系统发展迅速，被广泛应用于国内外煤矿巷道支护中，成为煤矿实现高产高效必不可少的关键技术之一。

预应力锚杆/索是在锚杆支护基础上发展而来的一种锚固深度大、承载能力高、可施加较大预紧力的新型支护技术，能够在较大范围内调动围岩的自身承载能力，在困难条件下（如大断面巷道与交岔点、复合破碎顶板巷道、地质构造影响带等）采用锚杆/索加固技术，能够保证围岩的稳定与安全，现已成为困难巷道补强加固的主要手段。

随着对能源需求的增加和开采强度的不断增大，浅部资源日益减少，国内外许多矿山都相继进入深部资源开采状态，相对于浅部开采，深部岩体处于“三高一扰动”相互耦合的复杂环境，巷道变形量大、变形时间长、围岩破碎严重，锚杆、索失效较多，巷道维护十分困难。传统预应力锚杆/索一般采用树脂药卷进行端头锚固，虽然该方式粘结强度高、固化快、安全可靠性高，但是无法实现预应力全长锚固，从而在高应力大变形条件下易产生应力集中而破断。目前为了实现锚杆/索全长锚固普遍采用注浆方式，但却存在着封孔工艺复杂，跑、漏浆现象严重等问题，锚固效果较差。上述现象严重影响锚杆/索支护对围岩的控制效果，特别是无法解决深部软弱破碎、动压、大变形巷道的支护难题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种简单、易施工、效果好的泵送膏体预应力全锚锚杆/索支护方法。

技术方案：本发明泵送膏体预应力全锚锚杆/索支护方法，包括在巷道岩面上钻孔、清孔，其步骤如下：

a、制备两种凝固时间不同的速凝膏体浆液和缓凝膏体浆液； 

b、在所述巷道岩面上的钻孔内插入与注浆泵相连的软管，直至钻孔的底部；

c、根据钻孔、锚杆/索的直径和锚固长度计算出预应力全锚固所需膏体浆液注入量，设定速凝膏体浆液锚固段的长度为钻孔深度的1/6，缓凝膏体浆液锚固段的长度为钻孔深度的5/6；

d、打开注浆泵通过软管先向钻孔内注入速凝膏体浆液，然后再向钻孔内注入缓凝膏体浆液，两种膏体浆液一边注入一边将软管慢慢抽出，使速凝膏体浆液、缓凝膏体浆液填满抽出软管的空隙；

e、将锚杆/索插入钻孔内，挤出的速凝膏体浆液、缓凝膏体浆液充填在锚杆/索周围的环形缝内，在锚杆/索的外露段依次装上托盘、楔形锚具；

f、待速凝膏体浆液凝固后，使用张拉仪对锚杆/索外露段进行张拉，在锚杆/索全长范围内施加预紧力，待缓凝膏体浆液凝固后即形成全长锚固。

所述的速凝膏体浆液由水、水泥、锚固添加剂、速凝剂按质量比配置而成，其中水和水泥的质量比为0.25~0.35，锚固添加剂为水泥量的3%~5%，速凝剂为水泥量的2%~3%，凝固时间为30min。

所述的缓凝膏体浆液由水、水泥、锚固添加剂按质量比配置而成，其中水和水泥的质量比为0.25~0.35，锚固添加剂为水泥量的3%~5%，凝固时间为6个小时。

有益效果：本方明采用两种凝固时间不同的膏体注浆液作为锚固剂，具有较好的触变性和流动性，其马氏漏斗粘度值可以达到50s左右，不会因重力影响出现流坠现象，能够有效避免普通水泥浆液易跑漏的问题，同时两种凝固时间快慢不同的膏体浆液具有足够的凝固时间差，在速凝膏体浆液凝固后即对锚杆/索施加预紧力，缓凝膏体浆液待施加完预应力一段时间后才会凝固，这样就将预紧力与全长锚固结合起来，有效提高了锚杆/索对围岩变形的控制效果，能够解决深井高地应力强动压大变形巷道的支护难题。本发明能够实现预应力锚杆/索的全长锚固，有效提高单根锚杆/索对围岩的锚固力，从而改善巷道支护效果，降低锚杆/索的支护密度，较传统的端头锚固方式锚固体允许变形量更大，能够解决深井高应力巷道支护难题。本发明也可用于其他岩土、水利及国防工程中的围岩支护中。能够有效解决现有锚杆/索支护技术存在的锚固长度有限、不能适应深部高应力条件下的巷道围岩大变形的问题。其方法简单、易施工、锚固效果好，具广泛的实用性。 

附图说明

图1为本发明的注浆过程示意图；

图2为锚杆/索安装示意图。

图中，1-巷道岩面，2-钻孔，3-软管，4-速凝膏体浆液，5-缓凝膏体浆液，6-锚杆/索，7-托盘，8-楔形锚具。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：

实施例1、

（1）按水和水泥质量比为0.25进行拌浆分别配置速凝膏体浆液4、缓凝膏体浆液5：取水泥2000克，水500克，由巴斯夫公司生产的FLOWCABLE锚固添加剂60克，速凝剂40克，完全搅拌均匀后制备出速凝膏体浆液4；再取水泥2000克，水500克，由巴斯夫公司生产的FLOWCABLE锚固添加剂60克，完全搅拌均匀后制备出缓凝膏体浆液5；

（2）在巷道岩面1施工钻孔2，钻孔直径为28mm，钻孔深度为6000mm，并清孔；

（3）将内径为15mm外径为22mm的软管3插入钻孔2的底部；

（4）根据钻孔2、锚杆/索6的直径和锚固长度，通过下式计算出预应力全锚固所需膏体浆液注入量，

                                                                           

式中 s—膏体浆液注入量；

     D—钻孔直径；

d—锚杆/索直径；

l—锚固长度

取钻孔直径为28mm、锚杆/索直径为22mm，速凝膏体浆液4锚固段的长度为1000mm，缓凝膏体浆液5锚固段的长度为5000mm，

则上述公式计算出速凝膏体浆液4、缓凝膏体浆液5的注入量分别为0.24L、1.18L，

（5）打开注浆泵，将配置好的速凝膏体浆液4、缓凝膏体浆液5通过软管3注入钻孔2内，通过注浆泵上的计量装置来控制注入量；先向钻孔2内注入速凝膏体浆液4，然后再向钻孔2内注入缓凝膏体浆液5，两种膏体浆液一边注入一边将软管3慢慢抽出，使速凝膏体浆液4、缓凝膏体浆液5填满抽出软管3的空隙； 

（6）将直径为22mm长度为6300mm的锚杆/索6插入钻孔2内，挤出的速凝膏体浆液4、缓凝膏体浆液5充填在锚杆/索6周围的环形缝内，在锚杆/索6的外露段依次装好托盘7、楔形锚具8；

（7）待速凝膏体浆液4凝固30min后，使用张拉仪对锚杆/索6进行张拉预紧，在锚杆/索6全长范围内施加预紧力，最后待缓凝膏体浆液5凝固6小时后即形成全长锚固。

实施例2、

与实施例1基本相同，相同之处略。不同之处：按水和水泥质量比为0.3进行拌浆分别配置速凝膏体浆液4、缓凝膏体浆液5：取水泥2000克，水600克，由巴斯夫公司生产的FLOWCABLE锚固添加剂60克，速凝剂40克，完全搅拌均匀后即得所需的速凝膏体浆液4；再取水泥2000克，水600克，由巴斯夫公司生产的FLOWCABLE锚固添加剂60克，完全搅拌均匀后即得所需的缓凝膏体浆液5。

实施例3、

与实施例1基本相同，相同之处略。不同之处：按水灰质量比为0.35进行拌浆分别配置快、慢膏体浆液4、5：取水泥2000克，水700克，由巴斯夫公司生产的FLOWCABLE锚固添加剂60克，速凝剂40克，完全搅拌均匀后即得所需的速凝膏体浆液4；再取水泥2000克，水700克，由巴斯夫公司生产的FLOWCABLE锚固添加剂60克，完全搅拌均匀后即得所需的缓凝膏体浆液5。