錨索錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)在西固煤業(yè)公司的推廣應(yīng)用

張寶平

【摘要】結(jié)合實(shí)際的地質(zhì)情況，分析了錨索—錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)的機(jī)理，指出了聯(lián)合支護(hù)技術(shù)的效益，并提出了對(duì)施工設(shè)備和施工工藝的要求。

【關(guān)鍵詞】錨索—錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù) 支護(hù)技術(shù) 西固煤業(yè)公司

一、工作面概況

該工作面為單斜構(gòu)造，南東低北西高，巷道所含煤層編號(hào)為5#，平均厚度3.6m，煤層傾角8°—10°。煤層基本頂為黑色灰質(zhì)泥巖，厚度0.25m，全層含黃鐵礦結(jié)核。直接頂為砂巖，層面含大量云母，厚度4—6m。底板為石英砂巖，上部為灰白色石英砂巖，下部為黑色粉砂巖，致密堅(jiān)硬。該巷道井下標(biāo)高+340——+400m，基本處于渭北奧陶紀(jì)380m水位之下，受奧灰承壓含水層影響，5#煤層有淋水、滴水現(xiàn)象。西固煤業(yè)公司21采區(qū)21煤皮下山，巷道支護(hù)設(shè)計(jì)為錨索錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)試驗(yàn)段，該巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度265m。

二、錨索一錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)作用機(jī)理

預(yù)應(yīng)力錨索錨網(wǎng)技術(shù)是在結(jié)合預(yù)應(yīng)力混凝土和一般錨桿支護(hù)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)軟巖錨固技術(shù)。在巷道硐室跨度很大，圍巖巖性較差，上覆巖層形成較大構(gòu)造應(yīng)力或松散壓力時(shí)，采用預(yù)應(yīng)力錨索錨網(wǎng)技術(shù)，利用其長(zhǎng)度優(yōu)勢(shì)，穿過(guò)圍巖松動(dòng)圈或破碎帶達(dá)到深部穩(wěn)定巖層中，施以較大的預(yù)應(yīng)力，形成明顯的主動(dòng)支護(hù)，使圍巖得到有效控制。長(zhǎng)錨索與短錨桿相結(jié)合的支護(hù)方式，實(shí)質(zhì)上是把短錨桿范圍自承拱通過(guò)長(zhǎng)錨索將其固定在較大的壓縮圈內(nèi)，并通過(guò)錨索把力傳遞到圍巖深部的穩(wěn)定巖體內(nèi)，因此能在盡量不破壞圍巖的同時(shí)充分利用圍巖的力學(xué)性能，改善圍巖的受力狀態(tài)。

三、支護(hù)設(shè)計(jì)

1、巷道斷面

巷道斷面為矩形，掘進(jìn)斷面：寬3.2m，高2.5m，面積7.5m²；凈斷面：寬3.0m，高2.4m，面積6.72m²。

2、支護(hù)形式

巷道沿直接頂掘進(jìn)，全斷面錨網(wǎng)支護(hù)，鋼筋粱加強(qiáng)支護(hù)，頂部配合錨索聯(lián)合支護(hù)。錨桿間距0.7m，排距0.8m，錨索排距3.2m，即間隔3排錨桿施工一組錨索。如果地質(zhì)條件復(fù)雜多變時(shí)，可以縮小錨索排距；也可將錨索按照“一二一”形式布置。錨索支護(hù)形式為中間一根錨索、兩邊各一根22螺紋鋼錨桿、一根鋼帶組成。

3、支護(hù)參數(shù)

錨桿采用圓鋼，規(guī)格18mm×1.8m；鐵絲網(wǎng)1m×4m；木托板：1.5m×3m×0.5ml鐵托板：0.1m×0.1m×0.08m；頂部錨固劑采用樹脂錨固劑端頭錨固，長(zhǎng)度350mm，樹脂錨固劑為23mm×350mm的快速錨固劑，凝固時(shí)間1min，攪拌時(shí)間約20—30s。幫部采用水泥錨固劑，端頭錨固，長(zhǎng)度300mm。

錨索為7股鋼絞線，直徑約15mm，長(zhǎng)度5.0m。錨索錨固劑為MSZ2335型中速樹脂錨固劑，攪拌時(shí)間20—30s，1小時(shí)后上鋼帶。錨桿機(jī)型號(hào)MYT—125，鉆頭28mm。

錨桿錨固力不小于40KN，錨索錨固力不小于120KN。

錨桿有關(guān)參數(shù)的驗(yàn)算：

錨桿長(zhǎng)度計(jì)算L=KH+LI+L2

式中：L—錨桿長(zhǎng)度，m；H—冒落高度，m；K—安全系數(shù)，一般取K=2；L1—錨桿錨入穩(wěn)定巖層的深度，一般按經(jīng)驗(yàn)取0.5m；L2

錨桿在巷道中的外露長(zhǎng)度，一般取0.1m；

其中：H=B/2F=3.2/2×4=0.4m

式中：B—巷道開掘?qū)挾?，?.2m；F—巖石堅(jiān)固性系數(shù)，砂巖取4；

則：L=2×0.4+0.5+0.1=1.4m，由于巷道沿直接頂掘進(jìn)，因此，錨桿長(zhǎng)度取1.8m。

錨桿間排距計(jì)算A2=Q/KHR

式中：A—錨桿間排距，m；Q—錨桿設(shè)計(jì)錨固力，40KN/根；H—冒落拱高度，取1m；R被懸吊煤的重力密度，取14KN/m3；K

安全系數(shù)，一般取2；

A=√40/2×1×14=1.19m；因此，錨桿間距選取0.7m，排距選取0.8m符合設(shè)計(jì)要求。

巷道支護(hù)圖如下圖示：

四、支護(hù)工藝

1、錨桿

當(dāng)爆破工作結(jié)束后，在臨時(shí)支護(hù)下打錨桿眼，先打頂部錨桿（先中間后兩側(cè)），后打兩幫錨桿眼。幫部采用水泥錨固劑，每孔3節(jié)，端頭錨固，長(zhǎng)度300mm。頂部錨固劑采用樹脂錨固劑端頭錨固，每孔2節(jié)，長(zhǎng)度350mm，樹脂錨固劑為23mm×350mm的快速錨固劑，凝固時(shí)間1min，攪拌時(shí)間約20—30s。錨桿安裝的同時(shí)鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)。錨桿外露不超過(guò)50mm。

2、錨索

打錨索眼——清理錨索孔——安裝錨索（先將樹脂錨固劑送人眼底，插入錨索，連接好錨索安裝器后，用錨桿機(jī)邊推進(jìn)邊攪拌，攪拌時(shí)間約20—30s。）錨索外露不超過(guò)300mm。

五、支護(hù)效果與結(jié)論

（1）此巷道在施工過(guò)程中，共設(shè)置3處檢測(cè)點(diǎn)。通過(guò)觀測(cè)，此段錨網(wǎng)支護(hù)巷道的頂板離層、巷道收斂量均無(wú)變化。

（2）根據(jù)預(yù)應(yīng)力錨索錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)與單一錨網(wǎng)支護(hù)現(xiàn)場(chǎng)觀察比較，可以看出采用錨索錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)巷道圍巖變形穩(wěn)定，且與原來(lái)單一錨桿支護(hù)相比，網(wǎng)包、片幫明顯減少，不但提高了巷道穩(wěn)定性，而且經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

（3）根據(jù)支護(hù)施工情況，可以肯定預(yù)應(yīng)力錨索錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)不但適用于大跨度硐室、交岔點(diǎn)、斷層破碎帶和受采動(dòng)影響的巖巷支護(hù)，同樣可使用在煤巷中。

（4）不但能減少巷道反修工作量，降低支護(hù)成本核算，還大大減輕了施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工程安全可靠性。

（5）對(duì)此段巷道共進(jìn)行了6次錨桿錨索拉拔力試驗(yàn)。錨桿拉拔力均能達(dá)到40KN，錨索預(yù)緊力均能達(dá)到120KN；錨桿螺母扭矩均能達(dá)到頂部120N.M、幫部60N.M。

（6）實(shí)踐證明，巖巷、煤巷困難條件下錨桿——錨索施工的結(jié)構(gòu)形成，施工工藝及配套機(jī)具達(dá)到了實(shí)用的要求，為全煤巷道支護(hù)積累了經(jīng)驗(yàn)，具有廣泛的推廣意義。