錨索支護(hù)技術(shù)在蔚州礦業(yè)公司的研究與應(yīng)用

摘 要：錨索支護(hù)是通過(guò)加固圍巖，在巖層中形成一種均勻壓力帶或組合梁，使被錨固巖層組形成一個(gè)整體承載結(jié)構(gòu)，改變巷道頂板下部松動(dòng)巖層的受力狀態(tài)。本文以蔚州礦業(yè)公司為例，本文提出了一種全新的錨索支護(hù)技術(shù)，該錨索支護(hù)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，具有可靠穩(wěn)定性，保障了巷道圍巖的穩(wěn)定，從而保障了生產(chǎn)作業(yè)安全，為蔚州礦業(yè)公司的發(fā)展提供了重要的技術(shù)保證。

關(guān)鍵詞：錨索支護(hù)；蔚州礦業(yè)；研究；應(yīng)用

1 概述

在煤礦開(kāi)采中，安全是首要任務(wù)，尤其是井下巷道安全，巷道作為掘進(jìn)等開(kāi)采作業(yè)活動(dòng)的通道，其是必需的重要工程，采煤工作面必須按作業(yè)規(guī)程規(guī)定及時(shí)支護(hù)，所有支架必須架設(shè)牢固。在支護(hù)工程中，對(duì)于巷道頂部的支護(hù)尤為重要，隨著在巷道中的掘進(jìn)，為巷道提供有效支護(hù)的巷道支護(hù)設(shè)備及支護(hù)方式也需要額外加強(qiáng)，如果不能得到及時(shí)支護(hù)，則極其容易造成頂板坍塌冒落，進(jìn)而引發(fā)安全事故?，F(xiàn)有支護(hù)方式有被動(dòng)支護(hù)和主動(dòng)支護(hù)兩種，其中，被動(dòng)支護(hù)主要指架棚支護(hù)，此種棚式支護(hù)因無(wú)法與圍巖緊貼，使其僅當(dāng)圍巖離層后才被動(dòng)地發(fā)揮支撐作用，使得巷道斷面利用率較低，且對(duì)掘進(jìn)速度和生產(chǎn)效率有影響，為提高掘進(jìn)速度和生產(chǎn)效率，主動(dòng)支護(hù)應(yīng)用日趨廣泛。

目前，現(xiàn)有錨網(wǎng)支護(hù)在蔚州礦業(yè)公司應(yīng)用時(shí)，作業(yè)難度較大，支護(hù)效果不夠穩(wěn)定，還不能充分滿(mǎn)足相應(yīng)的巷道作業(yè)支護(hù)要求。因此，函需研究開(kāi)發(fā)更優(yōu)的巷道支護(hù)裝置，提高支護(hù)效果，以適應(yīng)作業(yè)難度大、工作面安裝條件等比較差的煤礦的掘進(jìn)開(kāi)采作業(yè)要求，高效保障生產(chǎn)作業(yè)安全。

2 錨索支護(hù)技術(shù)的研究

針對(duì)上述的問(wèn)題，本文提出了一種全新的錨索支護(hù)技術(shù)，該錨索支護(hù)裝置如圖1所示，它包括在巷道圍巖中設(shè)置的錨桿1、錨索2、金屬網(wǎng)3、鋼筋粱4、注漿管、壓力傳感器和報(bào)警器，其中：錨桿、錨索及注漿管間隔交錯(cuò)設(shè)置，金屬網(wǎng)敷設(shè)在由錨桿、錨索及注漿管組成的結(jié)構(gòu)上，鋼筋粱固設(shè)在金屬網(wǎng)上，金屬網(wǎng)的周邊折疊設(shè)置，壓力傳感器設(shè)置在金屬網(wǎng)上，壓力傳感器與報(bào)警器相連接。金屬網(wǎng)的周邊折疊設(shè)置能夠利于加固支護(hù)裝置的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)碎巖石的滑落防護(hù)，為進(jìn)一步增強(qiáng)錨索支護(hù)裝置的穩(wěn)固性并保護(hù)壓力傳感器的功能發(fā)揮，還設(shè)置了錨桿托盤(pán)，錨桿托盤(pán)穿過(guò)錨桿壓設(shè)在鋼筋粱上，壓力傳感器與錨桿托盤(pán)通過(guò)螺栓固定連接。

為保障錨索支護(hù)裝置的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，使破裂分區(qū)得到及時(shí)加固，錨桿為注漿錨桿，錨索為優(yōu)選注漿錨索：較佳地，錨索支護(hù)裝置還包括注漿指示器；注漿錨桿和注漿錨索上均設(shè)有讓壓結(jié)構(gòu)，在讓壓結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有位移傳感器，位移傳感器與注漿指示器相連接；在實(shí)際支護(hù)過(guò)程中，支護(hù)區(qū)域圍巖出現(xiàn)破裂分區(qū)時(shí)，位移傳感器及時(shí)監(jiān)測(cè)破裂分區(qū)的巖層碎裂間隙，達(dá)到預(yù)設(shè)I值時(shí)，發(fā)送信息給注漿指示器，注漿指示器發(fā)出注漿指示，通過(guò)處于所監(jiān)測(cè)破裂分區(qū)內(nèi)的注漿錨桿和注漿錨索進(jìn)行注漿加固。

為增強(qiáng)錨網(wǎng)支護(hù)裝置的牢固穩(wěn)定性，在錨網(wǎng)支護(hù)裝置施工搭建過(guò)程中，在巷道圍巖與鋼筋粱之間噴射設(shè)置混凝土層，以使鋼筋粱與巷道圍巖巖層間的縫隙填滿(mǎn)混凝土，從而加固鋼筋粱對(duì)巷道的支撐，混凝土層厚度為85mm-105mm；同樣地，在巷道圍巖與錨桿之間以及在巷道圍巖與錨索之間均注有加固層，加固層為混凝土層，從而使為穿設(shè)錨桿和錨索而鉆錨孔過(guò)程中造成的破裂縫隙得到填補(bǔ)，從而加固錨桿和錨索的支護(hù)，加固層的厚度為135mm-165mm；通過(guò)噴設(shè)填充，加固巷道圍巖與鋼筋粱、金屬網(wǎng)、錨桿及錨索等相互間牢固結(jié)合為一體，進(jìn)而使錨網(wǎng)支護(hù)裝置在巷道內(nèi)牢固設(shè)置，保障巷道的頂板、底板及兩幫圍成一體的牢固支護(hù)。

3 錨索支護(hù)技術(shù)的優(yōu)化分析

在巷道全斷面鉆孔設(shè)置錨桿，在錨桿上敷設(shè)金屬網(wǎng)，在金屬網(wǎng)上設(shè)置鋼筋粱，在金屬網(wǎng)上設(shè)置連接有報(bào)警器的壓力傳感器，通過(guò)錨桿托盤(pán)穿過(guò)錨桿扣設(shè)在金屬網(wǎng)或者鋼筋粱上，壓緊金屬網(wǎng)及鋼筋粱，在使用錨桿托盤(pán)過(guò)程中，使壓力傳感器置于錨桿托盤(pán)內(nèi)，對(duì)于壓力傳感器與錨桿托盤(pán)之間通過(guò)螺栓固定，以便后續(xù)維修及更換；然后，在巷道表面圍巖噴射混凝土，充填鋼筋粱、金屬網(wǎng)、錨桿和錨桿孔與圍巖之間的空隙，進(jìn)一步加固支護(hù)，以防鉆孔機(jī)等對(duì)圍巖的初始破壞造成冒落等影響；接著，在巷道頂部、兩幫及底板用鉆孔機(jī)鉆孔全斷面設(shè)置注漿管及錨索：然后，再次在巷道表面圍巖全面噴射混凝土，封閉鉆孔過(guò)程中產(chǎn)生的各縫隙，加固支護(hù)裝置；然后，通過(guò)注漿管進(jìn)行注漿全面封閉巷道圍巖，從而形成具有多個(gè)噴射層的錨網(wǎng)支護(hù)裝置。在采煤掘進(jìn)作業(yè)過(guò)程中，通過(guò)注漿錨桿和注漿錨索的設(shè)置，通過(guò)注漿錨桿和注漿錨索上的讓壓結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)巖層破裂狀況，當(dāng)讓壓結(jié)構(gòu)發(fā)生讓壓變形后，讓壓結(jié)構(gòu)內(nèi)位移傳感器根據(jù)預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行判斷，達(dá)到閾值時(shí)，發(fā)送信息給注漿指示器，注漿指示器指示注漿，開(kāi)啟通過(guò)注漿錨桿和注漿錨索對(duì)相應(yīng)的破裂分區(qū)進(jìn)行注漿，使?jié){液及時(shí)進(jìn)入破裂分區(qū)的空隙，及時(shí)加固支護(hù)裝置，保障掘進(jìn)繼續(xù)作業(yè)的安全，同時(shí)，也利于保障生產(chǎn)效率。

4 結(jié)論

本錨索支護(hù)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，具有可靠穩(wěn)定性，支護(hù)作業(yè)難度低，尤其適用于巖層松軟及圍巖裂化的巷道支護(hù)，還能夠及時(shí)預(yù)警，能夠根據(jù)不同工況及時(shí)加固破裂分區(qū)，有效避免錨桿錨索被拉斷，保障了巷道圍巖的穩(wěn)定，從而保障了生產(chǎn)作業(yè)安全，為蔚州礦業(yè)公司的發(fā)展提供了重要的技術(shù)保證。

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作者簡(jiǎn)介：

徐杰，男，1972年07月，開(kāi)灤集團(tuán)蔚州礦業(yè)公司生產(chǎn)技術(shù)部調(diào)度室，采煤專(zhuān)業(yè)。