錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護技術(shù)的應用

王向陽　孫海潮　徐東明

【摘 要】在地質(zhì)條件復雜，周邊是風氧化帶和采空區(qū)的老礦井，通過對礦山壓力分布及頂板情況進行論證，成功應用了錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護，提高了支護效率，保障了掘進巷道的安全生產(chǎn)。

【關(guān)鍵詞】錨網(wǎng)、錨索；應用

0.引言

蒼村煤業(yè)公司今年5月前，五采區(qū)掘進巷道采用木腿棚支護，由于煤層直接頂板為灰色砂質(zhì)泥巖，厚8.43m；煤層底板以深灰色泥巖為主，厚2.75m左右，掘進工作面常常出現(xiàn)底鼓、頂板破碎、切斷下沉及棚腿斷裂現(xiàn)象，職工勞動強度大，生產(chǎn)效益低，礦井安全生產(chǎn)管理困難；現(xiàn)掘進的500工作面煤層頂板5m以上為棕黃色砂質(zhì)泥巖，若采用木棚支護，不能按時完成計劃進尺，也會給安全管理帶來重重困難，因此我公司根據(jù)實際情況，結(jié)合頂?shù)装遒x存條件，選擇了錨網(wǎng)索聯(lián)合支護，現(xiàn)使用正常，支護效果良好，可推廣應用。

地質(zhì)情況及工作面設計：

1.地質(zhì)情況

500工作面煤層賦存穩(wěn)定，頂板以黑色泥巖為主，局部為砂質(zhì)泥巖或粉砂巖，厚度12-14m，一般13m左右。直接頂下有一層偽頂為薄層粉砂巖或砂質(zhì)泥巖，厚度最大0.2m，隨掘隨落，為破碎型頂板。老頂以塊狀灰白色中細粒石英砂巖為主，稱七里鎮(zhèn)砂巖，為本井田K2標志層，有時相變?yōu)榉?、細砂巖互層或粉砂巖，厚0.9-21.87m，一般2-3m，層位較穩(wěn)定，堅硬，不易垮落。底板為灰黑色泥巖及砂質(zhì)泥巖為主的根土巖，該層遇水易膨脹，松軟。水文地質(zhì)劃分為以裂隙為主，屬簡單型。

2.500掘進工作面設計

500工作面沿煤層傾斜布置，南至F3正斷層，北為1400采空區(qū)，東到煤層風氧化帶，其中原蒼斜二號井之1401工作面在風氧帶附近回采116m，西臨原蒼村二號斜井1402、1403工作面采空區(qū)和平峒1303、1305工作面采空區(qū)。500運輸順槽長650m，回風順槽長630m，聯(lián)絡巷為40m。

3.工作面支護設計

3.1確定巷道支護形式

根據(jù)地質(zhì)資料分析，煤層直接頂為中等穩(wěn)定頂板，適合錨網(wǎng)支護。為了將錨桿加固的組合梁懸吊于堅硬巖層或壓力平衡拱內(nèi)，需用錨索做輔助支護。開拓巷道再采用噴漿封閉圍巖，厚度不小于30mm。根據(jù)六采區(qū)巷道的支護經(jīng)驗，巷道選用矩形斷面，錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護。

3.2支護參數(shù)設計

3.2.1采用類比法選擇支護參數(shù)：

根據(jù)地質(zhì)資料和鄰近巷道的支護經(jīng)驗，支護錨桿選用Φ16×2000圓鋼錨桿，間距，開拓巷道為650-750，回采巷道為700-800；排拒均為1000。幫錨選用Φ16×1000圓鋼錨桿和Φ18×1000玻璃鋼錨桿，間距為700-800，排拒為1000。錨索均選用Φ15.24×6000、1860級低松弛鋼絞線，沿巷中部布置兩排，間距1600，開拓巷道排距為2000-3000；回采巷運順沿巷中部布置兩排，間距3000，回順沿巷中部三花布置，排距3000，間距1200。

錨桿錨固力不小于50KN，扭力矩不小于100N.m；幫錨桿錨固力不小于30KN，扭力矩不小于60N.m；錨索預緊力不小于120KN，錨固力不小于230KN。

3.2.2計算法校核支護參數(shù)：

（1）錨桿長度校核：

頂錨桿通過懸吊作用，幫錨桿通過加固幫體作用，達到支護效果的條件，應滿足：L≥L1+L2+L

式中L——錨桿總長m。

L1——錨桿外露長取50 。

L2——有效長度（頂錨桿免壓拱高b，幫錨桿煤幫破碎深度c）m。

L3——錨固端深度（頂錨桿取500，幫錨桿取300）。

普氏免壓拱高：

b=[B/2+Htan（45o-ω幫/2）]/f頂

式中B、H巷道掘進寬和高（按最寬巷道效驗）B=5500H=2400；

f頂——頂板巖石普氏系數(shù)取3煤取2

ω幫——兩幫圍巖的內(nèi)摩擦角取45o

b=[5500/2+2400×tan（45o-45o/2）]/3=1250

C=2400×tan（45o-45o/2）]/2=497

依據(jù)上述計算頂錨桿長度L頂≥50+500+1250=1800

幫錨桿長度L幫≥50+300+497=847

所選錨桿長度滿足要求。

（2）錨桿錨固力效驗：

錨固力就是錨固劑與錨桿的粘劑力、錨固劑與錨孔的粘結(jié)力及錨桿的抗拉力的最小值確定的，再考慮一定的安全系數(shù)來計算。

頂錨桿錨固長度500，錨桿直徑Φ16，錨固段巖錨孔直徑40。

幫錨桿錨固長度300 錨桿直徑Φ16，錨固段與煤錨孔直徑40。

錨固力P=（P1，2）/K

錨固劑與錨桿的粘結(jié)力P1，2=Φ1，2×π ×L3×T1，2

式中 P1——錨固劑與錨桿的粘劑力KN，P2——錨固劑與錨孔的粘結(jié)力KN，

Φ1 ——錨桿直徑Φ2——錨固段錨孔直徑，L3——錨固段長頂錨桿為500幫錨桿為300，Τ1——錨固劑與錨桿的粘結(jié)強度N/2，取5，Τ2——錨固劑與錨孔的粘結(jié)強度N/2，煤孔取1.2，巖孔取1.8，K——安全系數(shù)取頂1.5-2幫取1-1.3

頂錨桿錨固力驗算：

錨固劑與錨桿的粘結(jié)力

P1=16×π×500×5=125600N=125.6KN

錨固劑與錨孔的粘結(jié)力

P2=40×π×500×1.8=113040N=113KN

則P=（P1，2）/K=113/2=56.5KN大于50KN

幫錨桿錨固力驗算：

錨固劑與錨桿的粘結(jié)力

P1=16×π×300×5=75360N=75KN

錨固劑與錨孔的粘結(jié)力

P2=40×π×300×1.2=45216N=45KN

則P=（P1，2）/K=45/1.3=35KN大于30KN

（3）錨桿抗拉力：

P3=π/4×Φ2×σT

P3——錨桿破斷力KN，σT——錨桿抗拉強度N/2取375（金屬錨桿），Φ——錨桿直徑取16

則P3=π/4×162×375=75360N=75KN大于50KN滿足要求。Φ18的玻璃鋼錨桿，強度優(yōu)于同等規(guī)格的金屬錨桿，所以更能滿足要求。

4.結(jié)論

（1）我礦五采區(qū)通過支護方式的改進，錨網(wǎng)索聯(lián)合支護的應用，改變了巷道支護技術(shù)面貌，提高巷道安全生產(chǎn)管理水平和煤礦企業(yè)經(jīng)濟效益。（2）我礦五采區(qū)原來每班掘進2茬，即3.7m；現(xiàn)在每班掘進3茬，即5.3m，掘進進尺方面加快進度，提高了人工工效，節(jié)約了材料成本，降低了職工的勞動強度。（3）我礦五采區(qū)頂板賦存中等穩(wěn)定，錨網(wǎng)索聯(lián)合支護是根據(jù)中等穩(wěn)定頂板設計的，所以錨網(wǎng)索聯(lián)合支護的應用為我礦五采區(qū)后續(xù)掘進中等穩(wěn)定頂板的巷道奠定了基礎。 [科]