深部软岩巷道锚注支护.docxVIP

?

?

深部软岩巷道锚注支护

?

?

论文导读：然而锚杆支护主要使用在围岩稳定程度较高的巷道，在软岩巷道、深井巷道等复杂困难条件下锚杆支护的锚固力在很大程度上取决于所锚岩体的力学性能，软岩巷道不能为锚杆提供可靠的着力基础，软岩巷道的可锚性差是造成锚杆锚固力低和失效的重要原因。锚杆和注浆都是巷道等岩土工程支护的基本形式，利用锚杆兼做注浆管，实现“锚注支护”是解决深部软岩巷道支护的新途径。

关键词：软岩巷道，锚注支护，加固机理

?

0.前言

80年代后期，我国锚杆支护技术进入一个新的发展阶段，锚杆支护种类和支护形式趋于多样化，用量日趋增多，应用范围不断扩大。然而锚杆支护主要使用在围岩稳定程度较高的巷道，在软岩巷道、深井巷道等复杂困难条件下锚杆支护的锚固力在很大程度上取决于所锚岩体的力学性能，软岩巷道不能为锚杆提供可靠的着力基础，软岩巷道的可锚性差是造成锚杆锚固力低和失效的重要原因。锚杆和注浆都是巷道等岩土工程支护的基本形式，利用锚杆兼做注浆管，实现“锚注支护”是解决深部软岩巷道支护的新途径。

1.锚注支护机理

与世界锚杆技术先进国家相比，我国目前软岩巷道锚杆支护的主要技术问题是锚杆支护系统支护强度不够，其原因一是单根锚杆锚固力低；二是锚杆之间较少采用托梁、钢带等连接件；三是金属网和喷射混凝土设计不太合理、旆工质量较差。国内外大量巷道围岩—支护关系研究结果表明，支护强度对巷道围岩变形有明显控制作用。特别是软岩巷道，其支护—围岩关系与中硬岩有明显区别，主要表现为：支护强度与围岩变形之间的非线性特性，支护强度的提高导致围岩变形更显著的降低。

软岩巷道由于围岩破裂范围大，围岩变形量大，变形持续时间长，普通锚杆支护所提供的支护强度小，不能及时有效地控制巷道围岩变形。锚杆支护允许的极限变形量一般较小，往往是单根锚杆或其辅助支护失效破坏，导致锚杆支护成拱的作用丧失。所以软岩巷道支护的首要问题是，采用合理的支护形式提高支护系统强度，控制围岩变形。锚注支护技术是利用锚杆兼做注浆管以实现锚内注的支护方式：

（1）通过注浆将破碎围岩胶结成整体，改善围岩的结构及其物理力学性质，既提高围岩自身的承载能力，又为锚杆提供了可靠的着力基础，使锚杆对松散围岩的锚固作用得以发挥；

（2）采用注浆锚杆注浆，可以利用注液封堵围岩裂隙，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，提高围岩的稳定性；

（3）利用注浆锚杆注浆充填围岩裂隙，配合锚网支护，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，从而有效地控制深部软岩巷道的大变形。

2.注浆材料

注浆材料一般可分为悬浮液型浆材和溶液型浆材。浆液的性质取决于组成成分及温度、时间和渗透速度等。根据注浆的目的、土质条件、工程性质、施工技术及造价高低等因素来选择适宜的浆材及合适的浆液配比。

（1）水泥基浆材。免费。硅酸盐类水泥作为注浆材料具有结实强度高、耐久性好、材料来源丰富、工艺设备简单、成本较低、抗渗性较好、注浆设备品种齐全等特点，所以在各类工程中得到广泛应用。但这种浆液容易离析和沉淀，稳定性较差，并且由于其粒度大，使浆液难以注入土层的细小裂隙或孔隙中，扩散半径小，凝结时间不易控制，结石率低。为了适应各种不同工程的需要，可在浆液中加入不同的添加剂，来改善水泥浆液的性质。硅酸盐类水泥的品种很多，其主要性能首先取决于其矿物组成。各种矿物单独与水作用所表现的性质是不同的，组成硅酸盐水泥的各种矿物组成的比例不同，水泥的性能差异很大，改变水泥中矿物组成的比例，可以满足不同工程类型的需要。工程中按矿物组成对硅酸盐水泥品种进行划分。可根据注浆工程的具体情况，选择不同类型的水泥以满足工程耐久性等方面的要求。现在普通水泥浆液一般分为单液水泥浆和水泥—水玻璃双液浆。免费。水泥—水玻璃双液浆克服了单液水泥浆的凝结时间长，凝结时间不易控制，结实率低的特点，但该浆液在注浆钱应惊醒细致的试验测定，确定水灰比和水玻璃的浓度以及水泥浆与水玻璃的体积比等指标。

（2）化学基浆材。化学浆液可注性好，能注入土层中的细小裂隙或孔隙。其缺点是结石体强度较低，耐久性较差，对周围化境和地下水源有污染，价格较贵。因此，以加固为目的的工程一般较少采用化学基浆材。

化学基浆材有三大类：

一是水玻璃类化学注浆材料。分为碱性水玻璃和酸性水玻璃。碱性水玻璃浆材的主要缺点是凝结体有脱水收缩和腐蚀现象，耐久性较差及对环境有污染。酸性水玻璃可在中性区域内凝胶，凝胶体没有碱溶出，不存在碱性水玻璃的腐蚀现象和环境污染问题，耐久性较好。例如，铁道科学研究院西南分院研制出的抗干缩和耐久性强的水泥—水玻璃浆材中加入XN型浆液增塑剂，耐久性可达10年以上。

二是有机高分子化学注浆