锚注支护

锚注支护机理主要包括以下几个方面^[1]：

（1）浆液封闭水源、隔绝空气、充填压密裂隙

向围岩内注浆可以封堵渗流通道，防止或降低地下水对围岩的软化，避免围岩强度降低浆液在泵压的作用下，渗透、充填、闭合围岩裂隙，降低了围岩体的孔隙率，提高了围岩体的完整性，进而提高了围岩强度。

（2）浆液充填围岩裂隙，改善岩体内的应力状态

注浆后浆液充填围岩裂隙，使裂隙尖端处的应力集中程度削弱或消失，减缓了巷道开挖后围岩应力集中程度，浆液充填围岩裂隙后将巷道周围岩体由二向应力状态转化为三向应力状态，从而改善了巷道围岩的应力状态。（3）注浆提高围岩松动圈内破碎岩体的强度和变形模量，提高巷道围岩的稳定性

浆液材料具有较大的粘结力，可提高破碎岩体的强度和刚度注浆后改善了岩体不连续面的强度和变形模量等力学性能，尤其大幅度提高了岩体的内聚力和内摩擦角，从而提高了围岩的自身承载能力，使莫尔圆远离强度包络线，有利于巷道围岩的稳定。

（4）注浆强化关键部位，有利于巷道围岩的长期稳定

软岩巷道围岩总是存在着影响围岩稳定性的关键软弱部位如巷道的帮角、底角等，注浆后关键部位将形成有效加固结构效应，可减缓巷道围岩从关键部位向外扩展的渐进破坏，提高了巷道围岩的长期稳定。

（5）注浆强化巷道已有的支护结构，形成多层有效组合拱

锚注支护是在软岩巷道原有支护的基础上进行壁后注浆，对原有支护结构有强化作用。锚注支护配合锚喷支护及锚索支护，可以形成一个多层有效组合拱，即锚杆锚固压缩区组合拱、喷网组合拱、锚索扩大承载拱及浆液扩散加固拱，提高了支护结构的整体性和承载能力，扩大了支护结构的承载范围，提高了支护结构的支护效果。

锚注新型支护技术巧妙地将锚杆和注浆结合起来，利用锚杆兼作注浆管，实现“锚注一体化”。可根据具体的围岩条件，选择如下相应的锚注支护体系：

（1）锚、网、喷、注联合支护：用于围岩极为破碎的情况下，巷道掘进或翻修时，采用这种支护体系。

（2）锚、网(带或绳)、梁、喷、注联合支护：这种支护体系是顶板采用锚、梁、喷支护，两墙采用锚、网(带或绳)、喷、注联合支护。主要是针对巷道顶板含有强膨胀性蒙脱石或顶板易冒落而采取的措施。

（3）锚、带(绳)、喷、注联合支护：用锚杆固定钢筋带或钢丝绳、钢筋带或钢丝绳将单体锚杆联接起来，发挥群体锚杆作用，亦称“组合锚杆体系”，然后喷混凝土、注浆，进一步提高支护能力。
（4）专门设计的支护体系：对于一些机电硐室、与井筒相连的马头门等，不能全面翻修，只能一次性加固时，采用较大直径较长锚杆、较粗钢筋带与注浆锚杆注浆相结合的支护体系。

（5）底臌处理：除遇水泥化或无法在巷道底板打注浆孔时，一般都采用注浆锚杆，或注浆锚杆与组合锚杆联合支护，能有效地提高底板强度，防止底臌或减小底臌量。另采用加长底角锚杆及底角注浆锚杆，也能有效地控制巷道底臌。

3.1 内注浆锚杆结构

锚杆体选用外径为22mm，壁厚为3.0mm冷拨无缝钢管或用1/2′′(1′′=33.33mm)焊接管制作而成，为便于注浆，在锚杆上钻有交叉布置的φ6mm注浆孔；锚杆端部切有M22细牙螺纹，螺纹长100mm，内注浆锚杆结构如图1^[2]所示。

图1 内注浆锚杆结构(M22锚杆)

3.2 注浆材料

常用的注浆材料主要有单一的水泥浆液、水泥三乙醇氨浆液、水泥水玻璃单液浆、水泥水玻璃双液浆、高水速凝材料浆液及化学浆液等。地下工程千差万别，在不同条件下应选用不同浆液。单一的水泥浆液因初凝、终凝时间长，泌水大，干后收缩等不足，一般不用。而水泥三乙醇氨除成本偏高外，井下配制也较困难故不宜使用。一般情况下采用水泥水玻璃单液浆，水灰比一般取1∶1～1∶0.7。水玻璃掺量为水泥重量的3%～5%，水泥可用32.5R或42.5R矿碴水泥或普通硅酸盐水泥，水玻璃波美度一般取40°～45°Be，一般初凝时间为2～3h，可通过水玻璃掺量和浓度来调整初凝终凝时间。对于有淋水的工作面可采用水泥水玻璃双液浆，其体积比为1∶1。对于含有遇水膨胀粘土矿物如钠蒙脱石等的松软岩体，注浆则应选用非水溶性化学浆液，如PM这类非水溶性聚氨酯浆液。这种浆液遇水凝固且微膨胀，如大范围大面积注浆可采用价格低廉的高水速凝材料^[2]。

3.3 锚注工艺

（1）内注浆锚杆施工工艺内注浆锚杆施工工艺主要包括以下几点^[2]：

①钻孔：采用风钻钻孔(在煤层中采用煤电钻钻孔)。

②安装锚杆：将内注浆锚杆送至孔底。

③封孔止浆：采用软木止浆塞封孔，对于破碎围岩、钻孔孔口不规整的封孔，为防孔口漏浆，可在软木止浆塞外围缠绕2～3层黄麻，也可用再生橡胶塞或快硬水泥药卷等止浆。

④注浆：将注浆管路与内注式锚杆连接好，进行注浆作业，每孔注浆时间为3～5min，可多孔同时注浆。

⑤安设锚杆托盘：拆下孔口阀，安设托盘，上紧螺母。

（2）注浆施工工艺注浆施工工艺流程主要包括以下3个方面^[2]：

①运料与拌浆：即将水泥与水按规定水灰比拌制水泥浆，注浆实施前加入定量水玻璃，保证在注浆过程中不发生吸浆笼头堵塞等现象，并根据需要调整浆液参数。

②注浆泵的控制：根据巷道注浆变化情况，即时开、停注浆泵，并时刻注意观察注浆泵的注浆压力，以免发生堵塞崩管现象。

③孔口管路连接：应注意前方注浆情况，及时发现漏浆、堵管等事故。掌握好注浆量及注浆压力并及时拆除和清洗注浆阀门。注浆施工工艺如图2^[2]所示。

图2 注浆施工工艺流程

（3）注浆作业

所需材料与设备注浆施工中所需材料主要有内注浆锚杆、水泥、水玻璃、快硬水泥药卷等。注浆锚杆按规定尺寸加工，水泥采用32.5R或42.5R普通硅酸盐水泥，水玻璃采用45°Be液体水玻璃。注浆施工中所需设备为泥浆泵或注浆泵，祁南煤矿软岩巷道注浆采用了TBW–50/15型泥浆泵和KBY–50/70型注浆泵，注浆管路采用φ25mm高压胶管及多层胶管，其他配件按设计加工，应保证管路连接安全、快速、可靠^[2]。