淺談煤巷錨索網噴聯(lián)合支護技術

孫洪淼

[摘 要]錨索網噴支護能夠將松散的煤、巖結合成整體，這樣就改善了圍巖的物理力學性能，從而形成可靠有效的結合拱結構，提高了支護的承載能力和穩(wěn)定性，降低了底鼓應力的集中度，有效的控制了巷道的變形量。

[關鍵詞]錨桿、錨網、錨梁噴支護、支護技術

中圖分類號：TE305 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）36-0184-01

現(xiàn)在礦井在掘送煤巷時大多采用u型棚支護，U型棚支架雖有抗壓性能好，承載能力大等特點，但由于礦壓穿過煤層，支護在受壓變形的同時，圍巖散壓力一直處于上升狀態(tài)，較難穩(wěn)定，并由于支架的變形不能適應煤體或圍巖的變形，而且此種支護也不能封閉煤體或圍巖，防止其表面風化，故很難維持巷道的穩(wěn)定，錨桿支護技術因其支護成本較低，支護效果較好，因此被廣泛地應用于巷道支護中，錨桿支護理論一般分為懸吊理論、松動圈理論、組合拱理論和組合梁理論等。由于巷道頂板巖性不同，僅僅使用單一的錨桿支護遠遠不能滿足頂板支護的需要。礦井采區(qū)回風巷采用錨桿、錨網、錨梁噴聯(lián)合支護試驗，試驗取得了成功，支護效果良好，降低了支護成本，減少了架棚支護比例，填補了礦井錨桿、錨網、錨索梁支護在回采巷道應用的空白，取代了被動的架棚支護工藝。該巷開始采用了架棚支護，棚距0.6米，支護效果不理想，巷道變形嚴重，巷道修復量大，危及工人生命安全，支護成本高，該段巷道下了底梁子，但底鼓現(xiàn)象仍很嚴重，不易于維護，根據(jù)頂板離層測試儀觀測，頂板變形度較大，為了改變這種被動局面，必須改用適合回采巷道壓力等特點的新型支護體系，如果繼續(xù)采用架棚支護將無法改變被動支護的狀況，經分析采用錨桿、錨網、錨梁噴聯(lián)合支護可以提高巷道頂板的自身強度和穩(wěn)定性，增強自身承載能力，能明顯改善支護狀況。而錨桿錨網錨梁噴支護能夠將松散的煤、巖能結合成整體，這樣就改善了圍巖的物理力學性能，從而形成可靠有效的組合拱結構，提高了支護的承載能力和穩(wěn)定性，降低了底鼓應力的集中度，能夠有效的控制巷道的變形量。錨桿、錨網、錨梁噴聯(lián)合支護不是消極地支護已松動的煤、巖體，而是主動地保持煤、巖體的完整性、穩(wěn)定性，控制煤、巖體變形、位移及裂隙發(fā)展，充分發(fā)揮煤巖自身的支承作用。即以護為主，以支為輔，是加固松動圈而不是支護松動圈的一種較為合理的一種支護形式.

一、巷道維護特點

1、由于受采動影響煤層頂、底板受到破壞，圍巖應力重新分布，巷道煤巖體變形會持續(xù)變化和增加，對支護的長期穩(wěn)定性影響很大。

2、受巷道埋深影響，地壓較大，巷道底鼓和兩幫變形都很強烈。底板在近乎無約束狀態(tài)將發(fā)生強烈破壞，只能通過加強兩幫及底角來減緩底鼓，難以從根本上控制底板變形，因此控制底板巖層離層鼓起失穩(wěn)的難度非常大。

3、煤層傾角原因剪應力效應明顯，煤體易滑落失穩(wěn)，給支護帶來了一定的難度。

4、巷道直接頂頂板較完整，但小構造發(fā)育，地應力相對集中，對正常掘進影響很大，頂板管理相對困難。煤層硬度中等，幫部成型自穩(wěn)能力較差，后期受采動影響破壞變形失穩(wěn)速度快，承載能力低，因此幫部圍巖控制要求高。

綜上所述，巷道圍巖穩(wěn)定性控制問題，以及兩幫及底板的控制難度都很大，頂板的安全狀況差，是煤巷錨桿、錨網、錨梁噴聯(lián)合支護所面臨的突出難解決的課題之一，必須引起高度重視，該類巷道圍巖穩(wěn)定性控制技術研究具有一定的挑戰(zhàn)性。

二、支護關鍵技術手段

1、高性能超高強錨桿：抗破斷強度更高，支護剛度更大，限制變形更加有力，針對巷道急劇膨脹擴容產生的高應力控制效果會更有效。

2、大托盤：錨桿采用大托盤（尺寸為200×200mm）、錨索采用400×400mm的大托盤，增大護表面積，減輕目前所用的普通小托盤與圍巖局部小面積接觸而產生的點載荷作用，防止圍巖擠壓破損，將對松散層裂破碎巖體起到較好的維護效果。

3、新型阻尼螺母：能提供較大扭矩，與高性能預拉力錨桿配套，提高錨桿安裝過程的可靠性，保證支護系統(tǒng)整體安全可靠。

4、高預緊力：采用MOS-90J2型氣扳機可以實現(xiàn)錨桿8～10t的高預緊力，有效增加錨桿對巷道圍巖支護初期的控制作用，提升錨桿支護的作用級別。

5、組合應用：該采區(qū)回風道采用錨桿、錨網、錨梁噴聯(lián)合支護后斷面修改成矩形。矩形斷面：凈寬3.4米，凈高2.7米，錨索梁按每米一組布置，錨索間排距1000×1000mm，每個組合梁上用3根錨索固定，錨索鋼絞線長6.3米，錨索選用φ15.24mm鋼絞線，采用端頭錨固，2卷樹脂藥卷（2×600mm）錨梁選用礦用工字鋼，錨梁長2.5米，為了形成穩(wěn)定的支護體系，巷道的兩端及頂板的錨桿選用φ20mm，排距1000mm，間距為800mm。巷道兩幫側壓較大，為防止煤體片幫，采用了掛網噴碹的方法，鋪設鋼筋網，規(guī)格為1.5米×2.0米，網目為60×60mm，墻體及頂板噴碹厚度100mm，錨索外露長度均不超過0.3m。

三、整體方案設計

為保證巷道在最終變形后能滿足通風、行人等安全生產需要，預留巷道斷面以滿足變形的要求巷道斷面9.14m2。

1、巷道頂板采用6根左旋錨桿專用螺紋鋼超高強預拉力錨桿加3.8m長鋼帶、Ф6mm鋼筋網聯(lián)合支護。錨桿間距800mm，排距1000mm。錨桿預緊力不低于50kN，錨固力不低于120kN。錨桿采用200×200mm的大托盤。

2、巷道兩幫采用8根左旋錨桿專用螺紋鋼超高強預拉力錨桿加1.6m鋼帶、菱形金屬網聯(lián)合支護。錨桿間距為600mm，排距為800mm。錨桿預緊力不低于50kN，錨固力不低于80kN。錨桿托盤采用130×150mm的托盤。

3、每隔兩排錨桿在頂板中間位置布置一套單體錨索，鋼絞線規(guī)格為Φ17.8×6.3m。錨索排距1.8m，預緊力60～70kN，錨固力不低于200kN，托盤采用400mm×400mm的大托盤，單體錨索緊跟迎頭施工安裝。每隔2排錨桿布置一套錨索梁，沿頂板中線兩側各0.9m布置錨索鉆孔，鋼絞線規(guī)格為Φ17.8×6.3m，2.2m輕型槽鋼上兩眼間距1.8m。預緊力80～100kN，錨固力不低于200kN。錨索梁排距為1.8m，錨索梁滯后迎頭3～5m進行施工安裝。

4、噴射混凝土厚度選擇。噴層過薄影響支護強度，過厚影響其柔性，使脆性增加，易于煤、巖離層，而使煤、巖形成的承載結構不能保持。根據(jù)巷道服務年限、跨度、圍巖穩(wěn)定性，確定噴射混凝土厚度為100mm。分二次噴射混凝土，初噴厚度40mm，復噴達到100mm厚度。

四、巷道采用高性能錨索網噴支護，它與巷道一直采用的U型棚支護直接成本相比較，能夠較高的節(jié)省施工成本。采用高性能錨桿、錨網、錨梁噴聯(lián)合支護，能夠解決巷道礦壓大，變形嚴重和巷道維修工程量大的問題，同時減輕了工人的勞動強度，提高了工作效率，為巷道快速掘進和快速回采提供了更好的條件。endprint