中控注漿錨索技術
1.概述
目前，隨著采礦規模的日益增大，開采深度也越來越大，因此，巷道圍岩的壓力也越來越大，尤其受采動影響的巷道、軟弱岩層和破碎帶，巷道位於不穩定岩體中，圍岩弱麵發育，使得圍岩強度和穩定性差，這就給巷道圍岩控製和巷道支護及維護帶來了非常大的困難。在一些特殊地點往往采用常規的錨杆/錨索進行支護，其效果不盡人意。
最近幾年發展起來的錨注技術在礦山和岩土工程中得到廣泛應用，工程實效也很顯著，尤其在在軟弱岩層支護中發揮了很大的作用。錨注支護實質上是將錨固支護技術和注漿加固技術的結合，利用中空的錨杆/錨索兼做注漿管，在保證全長錨固的前提下，利用注漿材料改變圍岩的性質，提高圍岩的強度和自承能力，保持巷道的穩定。
錨注支護技術主要包括四個方麵：錨注理論、注漿材料、錨注錨杆/索、施工工藝和設備。
1.1注漿理論
注漿理論是借助流體力學、固體力學等理論發展起來的，通過對漿液的流動形式進行實驗、模擬03manbetx
，建立注漿壓力、擴散半徑、注漿量、注漿時間之間的關係。實踐證明，漿液在地層中的流動複雜多變，漿液性能注漿壓力隨著地層變化而變化。研究注漿理論，就是為了控製漿液流動形式，達到不同的注漿目的。目前得到公認的注漿理論主要有以下三種理論
（1）滲透注漿理論
滲透注漿是在不產生水力劈裂、不破壞地層構造的壓力下，把漿液注入到粒狀岩土的孔隙內，從而達膠結岩體的目的。國內外學者對滲透注漿進行了廣泛的研究，先後提出了球麵理論、柱形擴散理論等。
（2)壓密注漿理論
壓密注漿是利用極稠的漿液(坍落度<
（3） 辟裂注漿理論
劈裂注漿是在鑽孔內液體施加壓力於地層，當液體壓力超過岩體辟裂壓力，或超過滲透注漿和壓密注漿的極限壓力，岩體在裂縫處發生尖端效應，產生次級裂縫，進漿量突然增加，並在鑽孔附近形成網狀漿脈，通過擠壓和漿體骨架作用加固岩體。
這些成果具有較好的理論指導意義，但在定量應用上受到較大限製。由於注漿介質的複雜性和工程的隱蔽性，注漿理論研究難以開展，其研究水平不僅嚴重滯後於注漿工程實踐和注漿材料的發展要求，而且滯後於一般工程技術研究的發展水平。
1.2注漿材料
注漿材料是錨注支護術中一個不可分割的組成部分，漿液性能是決定注漿加固效果的關鍵因素之一，漿液的消耗又影響到工程成本，因此國內外都致力於研究新型注漿材料。目前注漿材料品種已達上百種，性能各不相同，隻能根據注漿工程的要求和目的選擇不同性能的注漿材料。
目前，針對以限製變形為目的的巷道圍岩注漿加固材料研究的較少，同時井下巷道多是臨時性或半永久性工程，成本受到限製，因此對巷道圍岩注漿加固材料有特殊的要求。一般隻考慮采用價格低廉的水泥類材料，並通過添加劑來調節其性能，這些性能主要包括三個方麵：工藝方麵、破裂岩體的滲透性能、與煤岩體的粘結強度和抗變形性能。
按照注漿工藝分為單液漿和雙液漿。習慣上把漿液中的主劑分為無機和有機材料兩大體係，
注漿材料的發展方向:傳統的水泥和粘土類顆粒材料由於粒度大，可灌性低，難以滿足各種注漿工程的不同要求。而水玻璃類注漿材料固結強底低，有些化學注漿材料生成的凝膠產物對環境有一定的汙染或帶有一定的毒性，並且高分子化學漿材施工成本較高，在經濟性及耐久性方麵使其難以大量使用。因此，從可持續發展和環保觀點看，今後注漿材料的發展方向主要是:新型無機膠凝材料；早強和高強地質聚合體材料；以添加劑或主劑形式出現的化學改性材料；為提高微小裂隙和孔隙注漿效果的微細注漿材料;尋求滲透性強、可注性好、無汙染、固結體強度較高、凝膠時間易於控製、價格便宜和施工方便等綜合性能指標高、成本較低的綠色新型注漿材料。總之，根據具體工程需要按照一定比例和成分配比，可以適應膨脹、微膨脹、帶壓堵水、高壓滲透等注漿要求。此外，注漿材料的綜合性能更趨向於滲透能力強、可注性高、早期和終凝強度高、結石率高、凝聚時間容易控製。
1.3錨注錨杆/錨索
隨著錨注支護技術推廣應用，錨注錨杆/錨索最近幾年發展迅速。錨杆、錨索在滿足注漿的前提下向大直徑高強度發展。國內外最近幾年進行了大量的試驗研究。最有代表性是德國研製的“一步到位”錨杆，並帶一次性鑽頭的自鑽進大直徑全螺紋超高強錨杆，稱為ONE.STEP.ANCKER錨杆（圖1.1）。
圖1.1德國錨杆發展曆程
圖1.1表明了德國錨杆支護發展的20多年的曆程，錨杆的破斷力從160KN提高到360KN，錨固方式從端錨——全長錨固——錨注一體；德國的發展曆程代表了深井巷道支護發展的趨勢和方向。
圖1.2德國開發的帶一次性鑽頭的自鑽進大直徑全螺紋超高強錨杆
（ONE.STEP.ANCKER“一步到位”錨杆）
圖1.3一步到位”錨杆現場使用
澳大利亞最近幾年也積極開展錨注一體錨杆/錨索的研究。圖1.4所示為澳大利亞井下使用的一種新型的CT.Bolt注漿錨杆，它采用機械式端頭錨固做為初始錨固機構，圖1.5圖1.6所示分別為這種注漿錨杆的結構及其井下安裝過程示意圖。
圖1.4澳大利亞井下使用的CT.Bolt注漿錨杆
圖1.5CT.Bolt注漿錨杆結構
圖1.4CT.Bolt注漿錨杆井下安裝過程示意圖
國內以往在煤巷中采用的注漿錨杆一般采用帶出漿孔的鋼管作為杆體，在其端部焊接一個麻花段用來攪拌樹脂藥卷，如圖1.6所示。一般為臨時製作而非正規的產
圖1.7國內早期使用的注漿錨杆結構
品，由於鋼管壁厚薄，其承載能力也很低，一般在100KN以下，難以滿足深部開采高應力大變形巷道支護要求。
（2）注漿錨索
最初注漿錨索采用鋼絞線加工，為了便於與注漿材料結合在鎖體上加工成籠形或加箍。
圖1.8注漿錨索的籠型結構
注漿錨索的上部倒刺。這種注漿錨索需要注漿注漿管和排氣管，施工鑽孔較大。
圖1.9注漿錨索
2005年澳大利亞開發中空注漿錨索開始在煤礦中應用。這種新型錨索產品的應用不僅在提高煤巷錨杆支護安全可靠性和總體成巷速度方麵帶來了顯著的效果，而且為解決複雜困難條件下圍岩加固問題提供了有效的技術手段。譬如，兗礦集團在澳大利亞投資的澳思達煤礦大量采用澳大利亞Mage.bolt公司的MS7R.TT強力注漿螺紋鎖緊錨索，如圖1.10、圖1.11所示，用以支護跨度達
圖1.10澳思達煤礦采用的MS7R.TT強力注漿螺紋鎖緊錨索
