1 锚注联合加固机理
软岩巷道的维护一直是煤矿生产建设中的难题,在软岩内布置巷道和硐室,围岩变形量大,稳定性差,不仅施工困难,而且屡遭破坏,往往需要反复维修,严重影响矿井的正常生产和安全状况。对于软岩巷道的支护,国内外尚无任何可“包治百病”的万能支护方法,只能“对症下药”;采用的支护措施,只有满足其变形力学机制的要求,才能取得良好效果。
被动性支护方式中,刚性支架、碹体等支护体,由于让压性能极低,根本不能适应软岩巷道的围岩变形规律的要求;而以U型钢为代表的各种可缩性金属支架,虽有一定的让压能力,也因难以满足软岩巷道围岩巨大变形量的要求,无法获得满意的支护效果。作为主动性支护方式的传统锚喷支护技术,也已不适应高应力、大变形的软岩巷道(硐室)的控制。
近年来发展起来的锚注联合加固支护技术是一种将现代注浆加固技术、柔性锚索加固技术与传统锚喷支护技术有机地结合在一起的新型加固支护技术。是一种较理想的把碎岩由载荷变为承载体,有效改善软弱围岩性能的技术措施。它综合了锚杆加固技术和注浆加固技术的所有优点,并在此基础上衍生出了许多新的特点,成为解决高应力工程软岩安全维护的有效手段,其显著优点如下:
(1)与传统锚喷支护技术中喷混凝土层的作用原理相比,浆液的注入能够明显改善岩石的物理力学性质;浆液充填到岩石块间的孔隙之中,使破碎岩石块重新胶结成一体,从而提高了岩体的整体强度和稳定性。
(2)在锚注联合加固支护体系中,由于浆液能够与岩体及锚杆全面接触,将杆体内、杆体与钻孔间隙、周围岩体的缝隙全部充填满,从而形成“网络”效应,如同自然界中树木的主根与须根的共同固结作用一样,使锚杆受力传递的可靠性和连续性得以充分保障,全面调动了围岩的自身承载能力,同时使锚杆、锚索自身的加固性能得以充分发挥。
(3)注浆后杆体与地下水、空气间的联系全部中断,彻底阻止了锈蚀反应,从而保证了锚杆的长期锚固能力,保证了支护体系的长期稳定性。
(4)在锚杆、锚索和浆液的共同作用下,注浆范围内的所有岩石被胶结加固成一个整体圆涵,保护着整个巷道(硐室)的自由空间。
(5)长达数米的柔性锚索的加入,使锚注联合加固支护体系中的“加固拱”厚度大增,而“加固拱”厚度的增加,从根本上为大断面巷道(硐室)安全维护奠定了技术基础。
