錨索支護技術在桃山煤礦的應用

宋振德

【摘 要】通過對桃山煤礦錨索支護技術應用的總結，闡述了錨索支護技術的特點及應用范圍，并介紹了錨索支護參數(shù)選擇的實例、錨索支護的可靠性和經濟效益，進而總結了錨索支護技術的優(yōu)點。

【關鍵詞】錨索；錨索支護；支護參數(shù)

0.前言

桃山煤礦各采區(qū)現(xiàn)大部分進入三水平。受深部地壓及采動影響，各巷道變形嚴重，部分已完全冒落，需二次進行維修，消耗大量的人、財、物。像硐室、交岔點、破碎帶、見煤點等特殊地點需特殊支護。錨索作為新型的支護材料成為支護的首選，在桃山煤礦各作業(yè)地點被廣泛應用，并取得了良好的支護效果和經濟效益。

1.錨索支護的應用情況

1.1采后錨索支護

采區(qū)上下巷均為半煤巖巷道，在上區(qū)段回采完畢后，下巷作為下區(qū)段的上巷需采用沿空留巷。原有的工藝是采后煤矸渣墻護巷，實際并未取得良好的效果。采后巷道經常冒頂，失修嚴重，需二次維修，這其中主要原因就是煤矸渣墻不夠牢固，本身無初撐力，于是錨索便應用于采后巷道的維護。根據(jù)煤層頂板的巖性不同，選擇3-7m帙錨索。錨索可以選擇在掘進施工中打齊，也可以選擇在采煤施工中補齊。經實踐檢驗，采后失修率明顯下降，甚至不用維修，大大節(jié)約了企業(yè)的經營成本。

1.2特殊煤層頂板支護

一采94#煤層頂板有2.6m的炭頁巖層，層理發(fā)育明顯，受掘進放炮影響，很容易離層冒落，采用錨桿配合錨索的方法支護頂扳。破一部分頂板，用2m長錨桿擠壓加固巖層，用單排錨索懸吊巖層。經實際施工后，效果較好，并未出現(xiàn)大面積冒頂現(xiàn)象，只有局部冒頂，且頂板冒落面積不超過0.04m2。

1.3硐室交岔點處支護

由于硐室交岔點處斷面大，巷道跨度大，長時間巖層運動，上部巖梁很容斷裂。采用錨索對這些地點加強支護，可充分懸吊巖梁，防止巖梁斷裂，失穩(wěn)，引起冒頂事故。

1.4頂板破碎見煤點處特殊支護

掘進施工時，遇頂板破碎、見煤，普通錨桿無法深入穩(wěn)定巖層，這時錨索便發(fā)揮了它的作用。它可以延長直至穩(wěn)定巖層中，保證破碎頂板、煤層的留設，特別破碎頂板時，還可以配合鋼梁棚子一并使用。開拓二區(qū)在二采區(qū)巷道的施工中很好地應用了錨索支護。

1.5綜采工作面開切眼的應用

綜采工作面開切眼的跨度一般在7m左右，以前的支護為梯形木棚式或梯形木棚錨桿支護。這些支護形式效果差，經常發(fā)生冒頂事故，并且坑木的用量非常大。采用錨桿、錨索支護后，不僅可以節(jié)約大量的木材，而且支護效果非常好，杜絕了冒頂事故的發(fā)生。

三采區(qū)綜采工作面開切眼成功應用了錨桿、鋼帶、錨索聯(lián)合支護，解決了綜采面開切眼的掘進問題，切眼掘進速度提高的20%-50%，回采工作面安裝進度提高了50%，提高了回采工作面安裝時的安全性。

1.6被壓壞巷道維修的應用

被壓壞的巷道，均處于礦山壓力大的地區(qū)，常規(guī)的維修方法是刷大斷面，重新支設棚式支架。由于礦山壓力大，支架根本無法承受，所以是經常多次反復維修，費用高，效果差，安全無保證。錨索支護錨固力大，錨固深度大，用于巷道維修的效果好于其它方式。一采區(qū)90，93左零片維修時部分地段處于85煤柱影響區(qū)域內，頂板下沉明顯，壓力大。原采用木棚支護，經常被壓壞。采用錨索支護后，頂板下沉量明顯減少，維修量少，甚至沒有，每月可創(chuàng)經濟效益200萬元。

2.錨索支護作用原理

錨索在支護密度較小時，主要起懸吊作用，當達到一定密度時，起的作用與錨桿相同，對煤巖體起到擠壓加固的作用。二采區(qū)的破碎頂板，可視為粘結力極小的松散體，在錨索群、鈉帶、金屬網共同作用下，錨固范圍內的煤巖體構成一個組合錨固體，使塑性易于松動的煤巖體形成具有一定承載能力，并適應圍巖變形的錨固平衡拱。錨固平衡拱對巷道平衡拱外的頂板起到有效的支撐作用。由于錨索的長度、預應力、承載能力比錨桿大得多，所以錨索支護所形成的錨固平衡拱要比錨桿錨固平衡拱的承載能力大得多。普通錨桿長度受巷道高度限制，一般情況下超過2400mm時，施工就不太方便。錨索長度不受巷道限制，可達10m以上，完全能錨固到穩(wěn)定巖層中，有效控制巷道頂板離層、垮落。為了能充分發(fā)揮錨索的作用，應選用不同的錨索長度。

3.支護參數(shù)的確定

（1）錨索長度。以巷道斷面形狀為矩形、掘進寬×高為3.4m×3.4m、沿93#煤層頂板掘送的巷道為例，用錨索加強支護，計算所需錨索長度3.59m，設計取錨索長度為4m。

（2）錨索傾角。錨索垂直巷道頂板安裝布置。

（3）錨索數(shù)目的確定。

通過計算：巷道安錨索時，考慮到錨索為在原錨桿支護基礎上的加強支護，故2根即可滿足設計要求。在施工中根據(jù)巷道圍巖的變化情況、巷道的變形及錨索的受力觀測情況，及時修改設計參數(shù)。

（4）錨索井下安裝。?15.24的高強錨索的拉拔力需要>25.0t，設計選用Z2335樹脂4支，正常情況下可以滿足錨索的拉拔力。

①鉆孔深度大于錨索有效長度（從托盤到錨索前端的距離）3-5cm。

②鉆孔打好后，將選定的錨固劑輕輕推入鉆孔，要確保不使錨固劑外殼破裂。

③用安裝好墊圈和托盤的錨索，將錨固劑緩緩推入鉆孔，直至推不動為止。

④將預先安裝在鉆機上的錨索攪拌器與錨索的尾部連接，快速攪拌錨固劑，攪拌錨固劑的同時鉆機推力要最大。錨固劑攪拌時間為40-60s，攪拌錨固劑停止時要確保錨索托盤貼近巖面。

⑤錨固劑攪拌完畢10-15min后，用錨索漲拉器拉緊錨索，錨索預應力要達到8-10t。

4.結語

（1）預應力錨索支護技術突破了舊的支護形式和支護理論，用于井下巷道支護。錨索支護是對錨桿支護的有效補充。與普通錨桿相比，其顯著特點是：錨索長度較長，能夠錨入深部較穩(wěn)定的巖層中去，錨索可施加高預應力，通過對被加固的巖體預先施加壓力，限制圍巖有害變形的發(fā)展，從而保持圍巖的穩(wěn)定。該項技術支護效果好，費用低，有待取代木支護，成為主要支護形式。

（2）此項技術在桃山礦的使用，應該說是支護技術上的又一次突破，對破碎頂板的支護，提供了安全生產的技術保障。

（3）與傳統(tǒng)的礦用工字鋼相比，錨索支護技術大幅降低了鋼材和坑木的消耗，具有明顯的經濟效益。對于相同斷面巷道，其支護成本大大低于礦用工字鋼支護。

（4）錨索支護材料體積小、重量輕，減少了輔助運輸量、運輸環(huán)節(jié)及材料消耗，減輕了工人的勞動強度。支護作業(yè)全部采用機械化快速施工，將工人從繁重的支護作業(yè)中解放出來。錨索支護的巷道在回采過程中，簡化了回采工作面端頭支護工藝，明顯改善了端頭區(qū)域維護狀況；保證了安全生產，有利于工作面的快速掘進，為礦井高產高效創(chuàng)造了良好的條件；同時在頂板管理、通風防滅火及輔助運輸?shù)确矫鏈p少或消除了安全隱患，極大地改善了安全生產環(huán)境。