錨桿（錨索）支護(hù)整體耦合高位讓均壓支護(hù)技術(shù)研究

榮維俊

（肥城礦業(yè)集團(tuán)單縣能源有限責(zé)任公司，山東 單縣 274300）

錨桿（錨索）支護(hù)整體耦合高位讓均壓支護(hù)技術(shù)研究

榮維俊

（肥城礦業(yè)集團(tuán)單縣能源有限責(zé)任公司，山東 單縣 274300）

對(duì)千米埋深礦井提出了巷道錨桿（錨索）支護(hù)整體耦合高位讓均壓支護(hù)理念，有效控制了巷道變形。

高地應(yīng)力；井底車(chē)場(chǎng)返修；錨桿支護(hù)；整體耦合；高位讓壓

1 概況

陳蠻莊煤礦煤層埋深在1000m以上。煤厚平均6.5m。主要礦井巷道工程布置在三層煤底板巖石和煤層中。由于地應(yīng)力高和軟巖的特性，巷道支護(hù)非常困難。

2 井底車(chē)場(chǎng)原支護(hù)設(shè)計(jì)

巷道為直墻半圓拱型錨網(wǎng)索噴支護(hù)。采用Ф22×2400mm左旋無(wú)縱筋螺紋樹(shù)脂高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿，間排距800×800mm，巷道底板按45度角設(shè)底腳錨桿，單根錨桿采用2卷MSK2350樹(shù)脂藥卷錨固，托盤(pán)規(guī)格為150×150×10mm弧面蝶形鋼板托盤(pán)，弧高30—40mm，錨桿錨固力不小于120KN，擰緊扭矩不小于200N.M。錨索采用Ф21.6×8200mm鋼絞線，間排距為1600×1600mm，3～4卷msk2550樹(shù)脂藥卷錨固，采用300×300×16mm規(guī)格的鋼板蝶形弧面托盤(pán)，厚度60～80mm，初錨力不小于280KN，錨索外露150—300mm。

3 原支護(hù)系統(tǒng)分析

根據(jù)井下觀測(cè)，原支護(hù)系存在下列問(wèn)題：

錨桿安裝預(yù)緊力：現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)明顯看出施工過(guò)程中錨桿預(yù)緊力不足。盡管設(shè)計(jì)中要求安裝扭矩不小于200n.m。但一方面實(shí)際安裝時(shí)無(wú)法做全面安裝質(zhì)量檢測(cè)，無(wú)法保證每根錨桿都達(dá)到扭矩要求。另一方面，即使達(dá)到扭矩要求，錨桿的實(shí)際安裝噸位也得不到保證。特別是全螺紋鋼等強(qiáng)錨桿，200n.m的扭矩所轉(zhuǎn)化成的安裝載荷很低，一般不超過(guò)1.5噸。在所觀察范圍內(nèi)，盡管巷道的變形量很大，但很少發(fā)現(xiàn)錨桿破斷情況，顯示錨桿支護(hù)方式并不合理，未達(dá)到對(duì)頂板變形控制的有效目的，特別是安裝預(yù)緊力較低。

錨桿錨固力：原始設(shè)計(jì)“錨桿錨固力不小于120KN”，高強(qiáng)錨桿的承載能力可以達(dá)到25噸以上，而設(shè)計(jì)中規(guī)定的錨固力只有12噸，沒(méi)充分發(fā)揮高強(qiáng)錨桿的作用。

錨桿托盤(pán)強(qiáng)度不匹配：托盤(pán)強(qiáng)度與錨桿強(qiáng)度不匹配，出現(xiàn)了有些錨桿受力后托盤(pán)“翻盤(pán)”現(xiàn)象，從而造成錨桿系統(tǒng)支護(hù)效率降低或失效。

錨桿托盤(pán)受力面積?。涸谙锏辣容^破碎或巖石較軟時(shí)部分錨桿托盤(pán)壓入巖面，說(shuō)明部分巷道錨桿托盤(pán)尺寸不盡合理。

錨索預(yù)緊力不足：這主要表現(xiàn)為部分錨索鎖具沒(méi)有緊貼錨索托盤(pán)，托盤(pán)沒(méi)能緊貼巖面。

設(shè)計(jì)錨索錨固力280KN，遠(yuǎn)小于鋼絞線破斷強(qiáng)度。

4 高地應(yīng)力井底車(chē)場(chǎng)錨桿新支護(hù)設(shè)計(jì)

根據(jù)井下觀察，支護(hù)巷道的破壞形式為典型的高地應(yīng)力巷道破壞顯現(xiàn)。要找出最合理的錨桿支護(hù)方式，對(duì)于應(yīng)力高、圍巖破碎的巷道，就要對(duì)圍巖應(yīng)力和破壞之間的關(guān)系探索。

錨桿支護(hù)方案的選擇要符合以下幾項(xiàng)要求：

4.1 錨桿預(yù)應(yīng)力要求

要高度重視錨桿的預(yù)應(yīng)力，減少早期變形，延長(zhǎng)破壞周期。發(fā)生過(guò)大的早期破壞，主要原因是預(yù)應(yīng)力不足，引起頂板破碎，加大巷道破壞，錨桿支護(hù)作用減弱。為了加固節(jié)理裂隙，防止頂板離層，要早期及時(shí)臨時(shí)支護(hù)。

4.2 支護(hù)性能

對(duì)于地應(yīng)力高、破碎圍巖的巷道，要想提升支護(hù)強(qiáng)度，必須做到每根錨桿的支護(hù)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并與地應(yīng)力高的圍巖相匹配。

4.3 表面控制

合理有效的表面控制，可以減輕圍巖的碎脹變形程度，降低圍巖風(fēng)化的范圍，保證支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，提高巷道的支護(hù)效果。

5 支護(hù)方案確定

1）新支護(hù)系統(tǒng)目標(biāo)：錨桿、錨索錨固力的提高；錨桿、錨索預(yù)緊力的提高；表面支護(hù)強(qiáng)度的提高；錨桿、錨索支護(hù)強(qiáng)度適中。

2）新型錨桿支護(hù)方案設(shè)計(jì)

錨桿選型：整體耦合應(yīng)力高位讓均壓錨桿。

錨桿參數(shù)：Φ22×2800mm，Q600礦用高強(qiáng)螺紋鋼，屈服強(qiáng)度為26t，抗拉強(qiáng)度為31t。

托盤(pán)參數(shù)：200*200*10 mm高強(qiáng)球型托盤(pán)。

安裝預(yù)緊力：6～8t。

讓壓裝置：最大讓壓距離30mm，讓壓點(diǎn)17～20t。

鉆孔直徑：Φ32mm。

樹(shù)脂錨固劑：采用msk2550錨固劑2支。

錨桿錨固力：大于錨桿破斷強(qiáng)度。

3）錨索支護(hù)

錨索類型：整體耦合高位讓均壓錨索。

錨索直徑：21.6mm×8200mm，最大破斷力50t。

錨索預(yù)緊力：15t以上。

樹(shù)脂錨固劑：K2550×1+Z2550×3。

鉆孔直徑：Φ32mm。

錨索錨固力：大于錨索破斷強(qiáng)度。

讓壓裝置：最大讓壓距離35mm，讓壓點(diǎn)26～30t。

錨索托盤(pán)：300×300×16mm的高強(qiáng)球型托盤(pán)。

6 效果

通過(guò)對(duì)井底車(chē)場(chǎng)的觀測(cè)，與之前支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)效果相比，研究成果顯著，將直接指導(dǎo)井底車(chē)場(chǎng)和其他主要硐室的設(shè)計(jì)和施工，避免工程施工的盲目性、留下巷道返修隱患，保障工程質(zhì)量，節(jié)省投資，提高工程施工效果；為后繼大采深、高地壓礦井的井底車(chē)場(chǎng)和其他主要硐室的支護(hù)設(shè)計(jì)和施工提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)；豐富和完善立井深部井底車(chē)場(chǎng)和主要硐室支護(hù)理論。

榮維?。?980—），男，畢業(yè)于安徽淮北煤炭師范大學(xué)，現(xiàn)就職于肥城礦業(yè)集團(tuán)單縣能源公司。