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煤巷锚杆支护技术的迅速发展和应用，给煤炭企业带来了巨大的经济效益。锚杆支护成为巷道支护的一个主要发展方向。但软岩给锚杆支护带来了一些难题，有时普通锚杆支护无法维护软岩巷道的稳定。
随着开采深度和广度的发展，出现了一大类极破碎围岩条件，它们共同的特点是整体性差、破碎、松散，普通锚杆支护困难；并且成孔困难，无法实现钻孔、后安装锚杆(索)的施工过程，锚注支护也相当困难。
钻锚注加固技术是锚注加固的一种特殊形式，是锚杆自钻锚杆和注浆技术的再次结合。是注浆技术的又一次发展。
一、钻锚注加固机理
破碎围岩巷道的破碎塑性区经过自钻锚杆注浆后，破碎结构的围岩被胶结成拱形连续体加固圈。同时，自钻锚杆又起到悬吊、挤压等作用，使巷道围岩沿径向挤压的压力转化成切向压力，防止围岩松动范围的进一步扩展，从而使巷道径向应力减小到仅用较小的支护阻力就能使围岩长期处于稳定状态。以下从各个方面说明钻锚注支护加固机理。
1 自钻锚杆钻进后，不抽拔出杆体。使钻孔内壁自由空间小，从而使钻孔对围岩的破坏减弱。同时，解决了钻孔塌陷给施工造成的不利。
2 自钻锚杆注浆加固的巷道，可利用浆液形成的胶结体封堵围岩裂隙，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。
3 凇散破碎岩体经自钻锚杆注浆后，在注浆范围内破碎岩块和锚杆胶结成整体，提高了岩体的内聚力、内摩擦角和弹性模量，从而提高了岩体强度，实现利用围岩本身作为支护结构的一部分。前苏联的研究资料表明，注浆后砂岩强度增加50％-70％，细砂岩和泥质岩增加2-4倍，岩石强度增大时支护载荷减小2/3-4/5。
4 注浆后使得作用在拱顶的压力能有效地传递到两墙，通过对墙的加固，又能把荷载传到底板；同时由于组合拱厚度的加大，能减小作用在底板上的载荷集中度而且减小底板岩石中的应力，减弱底板的塑性变形。减小底臌量。而底板的稳定，有助于两墙的稳定，在底板、两墙稳定的情况下又能保持拱顶的稳定。
5 锚杆经注浆后使普通端锚变为全长锚固锚杆，从而提高了锚杆的锚固力和可塑性，保证了支护结构的稳定；且将多层组合拱联成一个整体，共同承载，提高了支护结构的整体性。
6 注浆使得支护结构面积尺寸加大，围岩作用在支护结构上的载荷所产生的弯矩减小，从而降低了支护结构的拉应力和压应力。因此能承受更大的荷载，提高了支护结构的承载能力，扩大了支护结构的适应性。
7 砌碹支护基础上，进行锚杆注浆，可以使壁后充填密实，保证荷载均匀地作用在喷层或砌碹壁上，避免出现应力集中点而首先破坏。
8 充填围岩裂隙，配合锚喷支护，可以形成一个多层有效组合拱，即喷网组合锚杆压缩区组合拱及浆液扩散加固拱，从而扩大了支护结构有效承载范围，提高了支护结构的整体性和承载能力。
9 软岩或高应力破碎底板经钻锚注加固后，阻止底板煤层流变继续发生，使巷道两底角不会继续向里移动，从而有利两帮和顶板支护。
二、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。一般分为水泥基浆材、化学基浆材、高活性粉煤灰。
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、对周围环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。
重点介绍煤矿中应用的化学注浆材料：聚氨酯树脂。
聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。聚氨酯主要由多异氰酸酯与聚醚按1;1的比例混合反应而固化成的一种高粘结力的材料，其本身将两种材料联成立体网状结构。使用中先将多元醇聚醚与增塑剂、催化剂、水等混合搅拌，再与多异氰酸酯混合成聚氨酯。加水量对聚氨酯的膨胀倍数有很大影响。其关系为：当加水量为0，0.06％，0.1％，0.2％时，其体积膨胀倍数分别为1.5倍、2.2倍、3.5倍、5倍。多异氰酸酯的选取经试验认为首先应选用二苯基甲烷二异氰酸酯，即MDI。其次选用多次甲基多苯基多异氰酸酯，即PAPI。由实验得到的不同型号聚氨酯的抗压、粘结抗拉强度指标和发胀倍数见表l：
应用实例：河北省冀中能源新三矿采用聚氨酯注浆木锚固-方法对390泵房变电所进行化学加固。
三、注浆机具和工艺
注浆所用机具以注浆泵为主，按注浆泵的浆液混合方式注浆分单液注浆和双液注浆。在此着重讲下单液注浆施工工艺。 单液注浆施工工艺：首先用自钻锚杆在煤岩体相应位置钻进，不拔出锚杆，将止浆塞旋到自钻锚杆杆体上，自钻锚杆在孔外露出长度40-80mm。将注浆管和自钻锚杆相连。在搅拌桶内加入适量的水，然后投入相应量设计配比材料，开动搅拌器在搅拌桶内搅动，待到浆液均匀为止。将注浆泵插入搅拌桶，进浆口要安全没入浆液中，将注浆泵和排浆孔连接，开动注浆泵开始注浆。注入一定材料后停泵，拆除相应管路。单液注浆加固完毕。根据材料特性，硬化相应时间，在自钻锚杆外端装上托盘机垫圈拧紧螺母，自钻锚杆成为一条全长锚固的锚杆。
自钻锚杆在煤矿使用中属于新型支护材料，其特点和用途以及对注浆材料的适应性和合理注浆压力，还有待在应用的过程中进一步研究和改善。另外，对自钻锚杆杆体材料和在应用过程中的系列问题，特别是长期工程支护条件下的杆体防腐等问题需要深入研究，以适合煤炭开采的需要。对注浆材料来讲，因为已经经历了很长时间的发展，各种性能和品种已经趋于完善。不过，在煤矿巷道掘进时经常遇到一些随掘随冒的现象，顶板岩层式破碎的并且在高应力情况下被压密，用超前注浆支护，如何使浆液进入裂隙，除了考虑注浆压力外，渗透到微裂隙的浆液材料也需要更进一步研究。
四、注浆参数的确定
1 浆液浓度。水泥注浆浆液浓度的使用原则，根据裂隙的发育程度和地质条件选择适当的浆液浓度。这一参数的选取实践性比较强，一般为1:3、1:2、1:2.5和1:1.5等。
2 注浆压力。注浆压力是浆液在围岩中扩散的动力，它直接影响注浆加固质量和效果。注浆压力受地层条件、注浆方式和注浆材料等因素的影响和制约。注浆压力的选择应注意压力过高会引起劈裂注浆，很可能在注浆过程中导致围岩表面片帮冒顶等破坏，如压力过小浆液难以向四周围岩扩散。因此，正确选择注浆压力及合理运用注浆压力是注浆成败的关键。
统计注浆加固实例，注浆压力的差异较大。它主要取决于岩石渗透条件、有无压力水、要求的渗透范围大小及浆液性质等。注浆压力高便于浆液渗透，但也要防止岩石可能在较大范围里破坏。对水泥浆液加固，一般在2左右。岩石完全破碎、冒落时可选用<0.5MPa，严重破碎情况<1MPa，裂隙开裂较小可采用1-2MPa。
为巷道稳定的注浆加固一般注浆深度有限，岩石有较明显的裂隙，注浆压力常在1MPa左右，通常不超过3MPa。
如果岩石软，应注意控制注浆压力不超过抗压强度的1/10。对于渗透性差的岩石，可采用增密注浆孔的办法解决。
3 注浆量。裂隙的发育状况是影响注浆难易程度的重要因素。岩石试件应力应变全过程的渗透实验表明，岩石渗透系数多半在其峰值以后、进入残余强度前获得最大值，以后又会因岩石的压密而减小。由于围岩裂隙发育，松动范围的不均匀和围岩岩性的差异，围岩吸浆量差别较大，应本着既有效地加固围岩达到一定的扩散半径，又节省注浆材料和注浆时间原则。
4 浆液扩散半径。浆液在岩石裂隙中的扩散，实际上是不规则的，它随着岩层渗透系数、裂隙宽度、注浆压力、注入时间的增加而增大；随着浆液浓度和粘度的增加而减小。通常以调节注浆压力、浆液注入量和浓度等参数来控制浆液扩散范围的大小，一般要求其扩散半径在0.8-1.0m以上。
5 注浆孔的布置。注浆孔的孔间距主要由渗透半径决定。浆液的渗透半径与岩石性质、破坏状态、注浆压力、浆液性质及稀稠程度等因素有关。它的变化范围很大，所以主要还是由实地实验的数据做依据。用于巷道稳定的加固性注浆，由于眼浅，压力低，所以孔眼距一般在2-3m以内(充填式注浆的眼距可更大些)。注浆孔的眼距应使两个注浆孔的渗透范围有一定交叉，所以应比二倍渗透半径小，取大约0.65-0.75的系数。
6 注浆深度确定。注浆深度应深于破碎区边缘进入峰后强度区较合适。注浆深度尽量深，有利于降低对注浆强度的要求，同时，此范围裂隙发育、注浆条件好，注浆所需的压力要求也低。具体大小可以用声波或煤岩层强度测试结果来确定。
随着开采深度和广度的发展，出现了一大类极破碎围岩条件，它们共同的特点是整体性差、破碎、松散，普通锚杆支护困难；并且成孔困难，无法实现钻孔、后安装锚杆(索)的施工过程，锚注支护也相当困难。
钻锚注加固技术是锚注加固的一种特殊形式，是锚杆自钻锚杆和注浆技术的再次结合。是注浆技术的又一次发展。
一、钻锚注加固机理
破碎围岩巷道的破碎塑性区经过自钻锚杆注浆后，破碎结构的围岩被胶结成拱形连续体加固圈。同时，自钻锚杆又起到悬吊、挤压等作用，使巷道围岩沿径向挤压的压力转化成切向压力，防止围岩松动范围的进一步扩展，从而使巷道径向应力减小到仅用较小的支护阻力就能使围岩长期处于稳定状态。以下从各个方面说明钻锚注支护加固机理。
1 自钻锚杆钻进后，不抽拔出杆体。使钻孔内壁自由空间小，从而使钻孔对围岩的破坏减弱。同时，解决了钻孔塌陷给施工造成的不利。
2 自钻锚杆注浆加固的巷道，可利用浆液形成的胶结体封堵围岩裂隙，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。
3 凇散破碎岩体经自钻锚杆注浆后，在注浆范围内破碎岩块和锚杆胶结成整体，提高了岩体的内聚力、内摩擦角和弹性模量，从而提高了岩体强度，实现利用围岩本身作为支护结构的一部分。前苏联的研究资料表明，注浆后砂岩强度增加50％-70％，细砂岩和泥质岩增加2-4倍，岩石强度增大时支护载荷减小2/3-4/5。
4 注浆后使得作用在拱顶的压力能有效地传递到两墙，通过对墙的加固，又能把荷载传到底板；同时由于组合拱厚度的加大，能减小作用在底板上的载荷集中度而且减小底板岩石中的应力，减弱底板的塑性变形。减小底臌量。而底板的稳定，有助于两墙的稳定，在底板、两墙稳定的情况下又能保持拱顶的稳定。
5 锚杆经注浆后使普通端锚变为全长锚固锚杆，从而提高了锚杆的锚固力和可塑性，保证了支护结构的稳定；且将多层组合拱联成一个整体，共同承载，提高了支护结构的整体性。
6 注浆使得支护结构面积尺寸加大，围岩作用在支护结构上的载荷所产生的弯矩减小，从而降低了支护结构的拉应力和压应力。因此能承受更大的荷载，提高了支护结构的承载能力，扩大了支护结构的适应性。
7 砌碹支护基础上，进行锚杆注浆，可以使壁后充填密实，保证荷载均匀地作用在喷层或砌碹壁上，避免出现应力集中点而首先破坏。
8 充填围岩裂隙，配合锚喷支护，可以形成一个多层有效组合拱，即喷网组合锚杆压缩区组合拱及浆液扩散加固拱，从而扩大了支护结构有效承载范围，提高了支护结构的整体性和承载能力。
9 软岩或高应力破碎底板经钻锚注加固后，阻止底板煤层流变继续发生，使巷道两底角不会继续向里移动，从而有利两帮和顶板支护。
二、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。一般分为水泥基浆材、化学基浆材、高活性粉煤灰。
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、对周围环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。
重点介绍煤矿中应用的化学注浆材料：聚氨酯树脂。
聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。聚氨酯主要由多异氰酸酯与聚醚按1;1的比例混合反应而固化成的一种高粘结力的材料，其本身将两种材料联成立体网状结构。使用中先将多元醇聚醚与增塑剂、催化剂、水等混合搅拌，再与多异氰酸酯混合成聚氨酯。加水量对聚氨酯的膨胀倍数有很大影响。其关系为：当加水量为0，0.06％，0.1％，0.2％时，其体积膨胀倍数分别为1.5倍、2.2倍、3.5倍、5倍。多异氰酸酯的选取经试验认为首先应选用二苯基甲烷二异氰酸酯，即MDI。其次选用多次甲基多苯基多异氰酸酯，即PAPI。由实验得到的不同型号聚氨酯的抗压、粘结抗拉强度指标和发胀倍数见表l：
应用实例：河北省冀中能源新三矿采用聚氨酯注浆木锚固-方法对390泵房变电所进行化学加固。
三、注浆机具和工艺
注浆所用机具以注浆泵为主，按注浆泵的浆液混合方式注浆分单液注浆和双液注浆。在此着重讲下单液注浆施工工艺。 单液注浆施工工艺：首先用自钻锚杆在煤岩体相应位置钻进，不拔出锚杆，将止浆塞旋到自钻锚杆杆体上，自钻锚杆在孔外露出长度40-80mm。将注浆管和自钻锚杆相连。在搅拌桶内加入适量的水，然后投入相应量设计配比材料，开动搅拌器在搅拌桶内搅动，待到浆液均匀为止。将注浆泵插入搅拌桶，进浆口要安全没入浆液中，将注浆泵和排浆孔连接，开动注浆泵开始注浆。注入一定材料后停泵，拆除相应管路。单液注浆加固完毕。根据材料特性，硬化相应时间，在自钻锚杆外端装上托盘机垫圈拧紧螺母，自钻锚杆成为一条全长锚固的锚杆。
自钻锚杆在煤矿使用中属于新型支护材料，其特点和用途以及对注浆材料的适应性和合理注浆压力，还有待在应用的过程中进一步研究和改善。另外，对自钻锚杆杆体材料和在应用过程中的系列问题，特别是长期工程支护条件下的杆体防腐等问题需要深入研究，以适合煤炭开采的需要。对注浆材料来讲，因为已经经历了很长时间的发展，各种性能和品种已经趋于完善。不过，在煤矿巷道掘进时经常遇到一些随掘随冒的现象，顶板岩层式破碎的并且在高应力情况下被压密，用超前注浆支护，如何使浆液进入裂隙，除了考虑注浆压力外，渗透到微裂隙的浆液材料也需要更进一步研究。
四、注浆参数的确定
1 浆液浓度。水泥注浆浆液浓度的使用原则，根据裂隙的发育程度和地质条件选择适当的浆液浓度。这一参数的选取实践性比较强，一般为1:3、1:2、1:2.5和1:1.5等。
2 注浆压力。注浆压力是浆液在围岩中扩散的动力，它直接影响注浆加固质量和效果。注浆压力受地层条件、注浆方式和注浆材料等因素的影响和制约。注浆压力的选择应注意压力过高会引起劈裂注浆，很可能在注浆过程中导致围岩表面片帮冒顶等破坏，如压力过小浆液难以向四周围岩扩散。因此，正确选择注浆压力及合理运用注浆压力是注浆成败的关键。
统计注浆加固实例，注浆压力的差异较大。它主要取决于岩石渗透条件、有无压力水、要求的渗透范围大小及浆液性质等。注浆压力高便于浆液渗透，但也要防止岩石可能在较大范围里破坏。对水泥浆液加固，一般在2左右。岩石完全破碎、冒落时可选用<0.5MPa，严重破碎情况<1MPa，裂隙开裂较小可采用1-2MPa。
为巷道稳定的注浆加固一般注浆深度有限，岩石有较明显的裂隙，注浆压力常在1MPa左右，通常不超过3MPa。
如果岩石软，应注意控制注浆压力不超过抗压强度的1/10。对于渗透性差的岩石，可采用增密注浆孔的办法解决。
3 注浆量。裂隙的发育状况是影响注浆难易程度的重要因素。岩石试件应力应变全过程的渗透实验表明，岩石渗透系数多半在其峰值以后、进入残余强度前获得最大值，以后又会因岩石的压密而减小。由于围岩裂隙发育，松动范围的不均匀和围岩岩性的差异，围岩吸浆量差别较大，应本着既有效地加固围岩达到一定的扩散半径，又节省注浆材料和注浆时间原则。
4 浆液扩散半径。浆液在岩石裂隙中的扩散，实际上是不规则的，它随着岩层渗透系数、裂隙宽度、注浆压力、注入时间的增加而增大；随着浆液浓度和粘度的增加而减小。通常以调节注浆压力、浆液注入量和浓度等参数来控制浆液扩散范围的大小，一般要求其扩散半径在0.8-1.0m以上。
5 注浆孔的布置。注浆孔的孔间距主要由渗透半径决定。浆液的渗透半径与岩石性质、破坏状态、注浆压力、浆液性质及稀稠程度等因素有关。它的变化范围很大，所以主要还是由实地实验的数据做依据。用于巷道稳定的加固性注浆，由于眼浅，压力低，所以孔眼距一般在2-3m以内(充填式注浆的眼距可更大些)。注浆孔的眼距应使两个注浆孔的渗透范围有一定交叉，所以应比二倍渗透半径小，取大约0.65-0.75的系数。
6 注浆深度确定。注浆深度应深于破碎区边缘进入峰后强度区较合适。注浆深度尽量深，有利于降低对注浆强度的要求，同时，此范围裂隙发育、注浆条件好，注浆所需的压力要求也低。具体大小可以用声波或煤岩层强度测试结果来确定。