錨桿錨索聯(lián)合支護技術在復雜條件下巷道掘進應用

王輝

[摘 要]本文從掘進巷道過斷層、通過膨脹巖支護、過大斷面交岔點支護等幾方面，分析錨桿錨索聯(lián)合支護技術在復雜條件下巷道掘進的具體應用。

[關鍵詞]巷道掘進 復雜條件 錨桿錨索 聯(lián)合支護技術

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）13-0170-01

1 引言

煤礦的掘進巷道施工過程中，經常會遇到一些特殊條件（巷道過斷層、大斷面交岔點、膨脹巖巷道等），而此時的巷道圍巖的變形和破壞比較強烈，支護難度較大。若支護設計不當，就會發(fā)生冒頂事故。通常采用棚式（加密棚子、補打點柱或架設抬棚）支護時，其勞動強度大，材料消耗大，支護的效果也比較差，不能有效控制圍巖的變形與破壞，保證不了巷道的安全。采用錨桿-錨索聯(lián)合支護，則是一種主動支護，支護強度大，成本也低，支護效果又好，還比較快速、有效地解決這些特殊地段的巷道支護難題。

2 掘進過斷層

我礦一采區(qū)的總回風巷就是布置在煤層中，沿頂板進行掘進。巷道掘進一段后，遇到一條正斷層，落差2m多。掘進巷道斷層附近的頂板比較破碎，伴生裂隙比較發(fā)育。為控制斷層破碎帶頂板巖層的變形和破壞，我們在原錨桿支護設計的基礎上，增加了樹脂注漿預應力錨索加固頂板，以保障巷道的安全。

1）采用錨桿加強支護。采用樹脂加長錨固錨桿組合支護系統(tǒng)進行，加大錨桿截面與長度，采用左旋無縱筋螺紋鋼筋，用兩支規(guī)格分別為K2335和Z2360的樹脂錨固劑錨固，幫錨桿長為2m，用兩支規(guī)格均為Z2340的樹脂錨固劑錨固。頂、幫上加密錨桿排距，均采用高強托板，頂幫均配有金屬網和鋼筋托梁聯(lián)合支護。

2）采用錨索加固支護。在巷內的斷層兩端各10m進行加固。錨索形式：將索體直徑、長度加大；錨固方式：樹脂錨固和注漿錨固，采用兩支型號為K2335和Z2360的樹脂錨固劑錨固，錨固長度為1m，其余部分用專用水泥漿錨固；組合構件：采用3m多的12#槽鋼作為錨索托梁，兩根一組；錨索布置：根據斷層走向和巷道掘進方向，在斷層兩端加大打一排錨索，將前后兩根錨索用錨索托梁（槽鋼）相連，靠近兩幫的錨索與垂線成20？夾角，中間錨索垂直巷道頂板打設。

3）聯(lián)合加固效果。根據現(xiàn)場觀察，巷道斷層區(qū)域圍巖很長時間都沒有發(fā)生明顯的變形破壞，圍巖位移并基本穩(wěn)定，加固效果較好。

3 巷道通過膨脹巖支護

回風巷掘進施工時，個別地段圍巖變形較為嚴重，頂板下沉量達，兩幫移近量也大。由于巷道開始進入向斜構造帶，圍巖比較松軟破碎，巷道壓力較大，其巷道頂板內含有膨脹巖，且有充分的水源。頂板泥巖遇水膨脹軟化，致使頂板淺部巖層呈松散狀態(tài)，體積增大，錨桿受力增加，嚴重的個別錨桿被拉斷，錨桿間金屬網出現(xiàn)墜包現(xiàn)象。對此類膨脹巖巷道，一次支護很難完全控制巖石的膨脹變形，多采用兩次支護，并要求及時封閉圍巖。對這樣的巷道，一次采用錨桿支護，二次采用樹脂注漿聯(lián)合錨固預應力錨索加固頂板。

1）錨桿支護措施。采用樹脂加長錨固錨桿組合支護系統(tǒng)，錨桿桿體采用左旋無縱筋螺紋鋼筋，分別采用K2335和Z2340的樹脂錨固劑錨固，頂上每排5根，幫上每排每幫4根，均采用高強托板，頂幫均配金屬網和鋼筋托梁聯(lián)合支護。

2）錨索加固措施。變形嚴重段巷道全面加固；配合錨索形式加固；采用樹脂錨固和注漿錨固；在組合構件上，采用長些的12#槽鋼作為錨索托梁，兩根一組；在錨索布置上，每排2根錨索，錨索間距2.5m，左側一根錨索垂直頂板打設，右側一根錨索與垂線呈30？角，錨索排距1.6m。即每2排錨桿打一排錨索，前后兩根錨索用錨索托梁；錨索預緊力：要求達到錨索極限拉力的4O%，即100kN左右。

3）聯(lián)合加固效果。通過采用錨桿、錨索額支護加固，巷道圍巖的強烈變形即可得到控制，使變形趨于穩(wěn)定，切實保障了巷道的安全。

4 過大斷面交岔點支護

總回風巷掘進到大斷面后，又是一平面串尖形交岔點。為保證交岔點處的支護可靠，同樣也在此處采用錨桿一錨索聯(lián)合支護。

1）錨桿支護方案。在此大斷面交岔點處，采用的支護方案仍是錨桿錨固方式，將頂錨桿數(shù)量適當進行調整。

2）錨索加固方案。因交岔點處兩巷相互削弱，這使得巷道破壞的范圍和底跨量均增大，因此需要計算所需錨索的長度與數(shù)量，以保證達到可靠支護。

根據現(xiàn)場直接頂?shù)暮穸群徒徊睃c處的空頂面積，即可計算出直接頂?shù)闹亓?，再根據單根錨索的破斷載荷（270kN），即可計算出所需錨索數(shù)量。將安全系數(shù)取為2，確定出錨索數(shù)量（根數(shù)）。同時，為防止巷道支撐壓力向薄弱的位置轉移，可在聯(lián)絡巷中增加幾根短錨索，以確保安全。

3）聯(lián)合支護效果。采用錨桿-錨索聯(lián)合支護，對巷道交岔點頂重量，以及對錨桿、錨索的強度進行詳細計算，即能保證支護的可靠性，從而使該處巷道頂板的變形得到有效控制。

5 結束語

1）發(fā)揮錨桿支護的主動性。將錨桿作為主動支護，運用其支護強度高的特點及時進行支護，特別是在特殊條件下與預應力注漿錨索配合支護，能夠發(fā)揮較好的互補效果。這也是一種經濟、有效的支護手段。

（2）過斷層利用懸吊進行可靠支護。過斷層時利用錨桿支護可以有效加固斷層面以下的煤巖，而注漿錨索則可將斷層面以下的煤巖牢牢地懸吊在斷層上方的巖層上，使之形成穩(wěn)定的整體，以確保頂板支護的安全性。

（3）錨桿錨索發(fā)揮在軟巖支護中的互補性。在軟巖巷道的支護時，采用錨桿錨索分兩次進行支護，這樣能夠有效地控制巷道圍巖的變形，確保巷道的穩(wěn)定。

（4）利用錨桿錨索聯(lián)合支護大跨度交岔點。在施工大跨度交岔點時，若采用傳統(tǒng)的棚式支護，其支護效果就無保障了。而采用錨桿錨索聯(lián)合支護，不管是支護效果、施工速度、施工難度，甚至支護成本等，都有較大的技術經濟優(yōu)勢。

參考文獻

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