大斷面、聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在深井中的應(yīng)用

李姜山

摘 要：錨網(wǎng)索噴支護(hù)加固圍巖是加固自身強(qiáng)度的新型工藝，合理利用錨網(wǎng)索噴支護(hù)能夠達(dá)到理想的支護(hù)效果，確保安全生產(chǎn)。文章從巷道破壞原因、錨網(wǎng)索噴聯(lián)合支護(hù)機(jī)理等分析出發(fā)，對(duì)大斷面、聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在深井中的應(yīng)用作深入分析，以期對(duì)技術(shù)應(yīng)用和行業(yè)同仁有所幫助。

關(guān)鍵詞：礦井；錨網(wǎng)噴支護(hù)錨；巷道；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）14-0034-02

隨著礦井的大型化、開采深度的增加及開采力度的加大，礦井巷道斷面也在變大，巷道的破壞程度增大，維護(hù)費(fèi)用隨之增加。為了實(shí)現(xiàn)大斷面高強(qiáng)度支護(hù)，一次性投入之后巷道返修率少，達(dá)到巷道成本合理化。經(jīng)實(shí)踐，增強(qiáng)支護(hù)效果可以有效地控制圍巖變形，降低支護(hù)投入，提高了礦井經(jīng)濟(jì)效益。

1 巷道破壞原因

巷道斷面增大，壓力隨之變大，面對(duì)如此之大的壓力，給礦井安全生產(chǎn)帶來了隱患，經(jīng)實(shí)踐分析，巷道破壞成因主要有以下幾方面：

①重力應(yīng)力場(chǎng)壓力大，加上煤系地層顯著的軟巖特征，造成重力應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)力值高，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的重力載荷大，當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)承受不了重力該荷載作用時(shí)，必然產(chǎn)生變形，破壞巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)。

②地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，層里柱發(fā)育，斷層較多，因此原巖構(gòu)造應(yīng)力大。

③煤層底板至巷道頂板的覆巖結(jié)構(gòu)中，以泥巖和粉砂巖為主，其中泥巖易層理發(fā)育，強(qiáng)度低，風(fēng)化速度較快，遇水具有泥化性，自穩(wěn)時(shí)間短、性能差。

④采動(dòng)影響是巷道破壞的最主要原因之一。

2 錨網(wǎng)索噴聯(lián)合支護(hù)機(jī)理

①開掘巷道后，圍巖應(yīng)力隨巷掘進(jìn)進(jìn)度而變化。由三向受力狀態(tài)變?yōu)槎蚴芰顟B(tài)。高強(qiáng)度錨桿，具有錨固巖體力學(xué)的性能，使松動(dòng)圈內(nèi)的巖體受力平衡，有效的控制圍巖塑性區(qū)和破碎區(qū)的發(fā)展，最終達(dá)到巷道圍巖穩(wěn)定的目的。

②采用鋼筋網(wǎng)提高了圍巖面的抗拉變形通力，有效控制圍巖的變形量，同時(shí)通過鋼筋網(wǎng)形成一個(gè)有機(jī)的支護(hù)體，整體支護(hù)能力得到提高。

③錨索支護(hù)是目前最可靠的一種支護(hù)手段，具有錨固深度大，承載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。圍巖預(yù)應(yīng)力較大時(shí)，能將巷道的圍巖應(yīng)力由暴露面向深部圍巖轉(zhuǎn)移，使圍巖深部受力，達(dá)到平衡狀態(tài)，因而可獲得很理想的支護(hù)效果。

④暴露面破碎煤巖體經(jīng)噴栓后重新膠結(jié)成一體，使錨桿、錨索的錨固力更加牢固可靠，圍巖承載能力整體化，巷道圍巖不易變形等優(yōu)點(diǎn)。煤巖穩(wěn)定性差，應(yīng)加大噴厚，但厚度是有限的，過厚其柔性值下降，脆性值增加，噴層容易出現(xiàn)圍巖離層，導(dǎo)致圍巖形成的承載結(jié)構(gòu)失衡，破壞巷道。

3 支護(hù)方案的實(shí)施

巷道斷面參數(shù)的確定，巷道為半圓拱型斷面凈寬5.47 m，直墻高1.6 m，采用錨網(wǎng)索噴支護(hù)參數(shù)支護(hù)包括錨、網(wǎng)、索、噴支護(hù)。

①錨桿采用樹脂加長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力錨固錨桿，間排距為950×1 100 mm，錨桿盤要緊貼煤壁，錨桿外露長(zhǎng)度為4 cm，整個(gè)施工過程嚴(yán)禁空頂作業(yè)，錨桿眼要位置準(zhǔn)確，與煤壁盡量垂直，夾角≥75 ？觷，打眼應(yīng)按由外向里、先頂后幫的順序依次進(jìn)行。在作業(yè)過程中，頂板支護(hù)是重中之重，與安全生產(chǎn)密切相關(guān)的還有兩幫支護(hù)，若不及時(shí)或支護(hù)不好，兩幫受力大，極易片幫，承載能力相對(duì)下降，松動(dòng)圈變大，出現(xiàn)肩窩下沉、斷裂的現(xiàn)象，頂板跨距隨之增大。因此，必須及時(shí)加強(qiáng)兩幫支護(hù)。圍巖破碎時(shí)及時(shí)使用錨桿超前支護(hù)。

②金屬網(wǎng)鋼度和網(wǎng)筋強(qiáng)度必須滿足巷道的支護(hù)要求，具有一定的抗彎、抗剪能力?？蛇x用1 100×2 000 mm鋼筋網(wǎng)。網(wǎng)片大小要合適，作業(yè)人員使用方便。最后用錨桿托盤壓緊金屬網(wǎng)梁。

③錨索間排距為1 900×2 200 mm。錨索端頭托梁采用“工”字鋼或槽鋼，長(zhǎng)度不小于500 mm打眼后檢查錨索眼質(zhì)量，不合格的及時(shí)處理；打錨索眼時(shí)，要注意觀察鉆進(jìn)情況，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，必須迅速閃人，防止斷釬傷人。巷道支護(hù)高度已經(jīng)超過3 m，必須設(shè)有腳手架或搭設(shè)工作平臺(tái)，工作平臺(tái)要牢固可靠。樹脂錨固劑凝固1 h后進(jìn)行張拉和頂緊上托盤工作。

④噴砼時(shí)，施工人員必須站在施工地點(diǎn)的上方支護(hù)完好處，噴漿順序由上向下依次進(jìn)行，嚴(yán)格執(zhí)行“敲幫問頂”制度，及時(shí)處理掉頂板及兩幫的危巖活石，并指定專人監(jiān)護(hù)頂板，如發(fā)現(xiàn)巷道壓力突然增大，必須立即停止施工，按避災(zāi)路線撤出人員。噴射混凝土厚度120 mm，鋪底100 mm，混凝土等級(jí)C20。注漿時(shí)因故停水時(shí)要停止作業(yè)，防止設(shè)備發(fā)生事故。減少巷道圍巖受水侵蝕，提高巷道圍巖的穩(wěn)定性能。

4 支護(hù)效果

巷道支護(hù)質(zhì)量好與壞直接影響服務(wù)年限及維修費(fèi)用。巷道支護(hù)質(zhì)量低劣，投入使用期間要進(jìn)行多次維修，在安全上帶來危害，經(jīng)濟(jì)上也不合理，錨、網(wǎng)、索、噴聯(lián)合支護(hù)人工成本和前期材料成本投入大，但此巷道服務(wù)年限長(zhǎng)，采用錨、網(wǎng)、索、噴聯(lián)合支護(hù)效果好，綜合費(fèi)用低，能夠滿足大斷面巷道生產(chǎn)需要。

5 錨、網(wǎng)、索、噴聯(lián)合支護(hù)的質(zhì)量保證措施

①必須使用有煤礦安全標(biāo)志的錨桿、錨索、樹脂錨固劑不合格材料嚴(yán)禁使用。

②整個(gè)施工過程嚴(yán)禁空頂作業(yè)，掘進(jìn)后，必須首先打頂錨桿進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。掛網(wǎng)前，必須對(duì)巷道進(jìn)行整形，符合設(shè)計(jì)斷面尺寸要求時(shí)方可掛網(wǎng)。巷道施工嚴(yán)格按要求進(jìn)行封幫封頂，鋼筋網(wǎng)必須緊貼煤壁。錨桿外露長(zhǎng)度1～4 cm。施工期間不得使用頂板錨桿起吊重物。變質(zhì)的樹脂錨固劑嚴(yán)禁使用。

③錨桿眼間排距允許誤差±100 mm，每排錨桿布置在一個(gè)平面內(nèi)。作業(yè)時(shí)因頂板破碎或片幫造成巷道超高或超寬時(shí)，必須打補(bǔ)錨桿進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

④網(wǎng)間壓接80 mm

⑤錨索安裝后需張拉，發(fā)現(xiàn)不達(dá)標(biāo)的錨索，及時(shí)補(bǔ)打合格錨索。發(fā)現(xiàn)預(yù)緊力下降，及時(shí)二次預(yù)緊。

錨桿是錨、網(wǎng)、索、噴聯(lián)合支護(hù)體系中最主要的承載結(jié)構(gòu)，其支護(hù)質(zhì)量的好壞，與礦井安全生產(chǎn)密切相關(guān)。為了保證施工質(zhì)量，在噴栓前必須建立了錨固力測(cè)試機(jī)構(gòu)及相應(yīng)的管理制度，須對(duì)錨固力進(jìn)行抽檢采取邊施工、邊觀測(cè)，及時(shí)對(duì)量測(cè)的數(shù)據(jù)加以分析、判斷，并把測(cè)量的結(jié)果及時(shí)做好記錄。每次抽樣一組，每組3根錨桿進(jìn)行測(cè)試，要求每根錨桿的拉拔力都在180 kN以上，測(cè)試的數(shù)據(jù)及時(shí)記錄，如發(fā)現(xiàn)檢測(cè)不合格的錨桿，及時(shí)在其周圍打補(bǔ)錨桿，為防止失效錨桿被錨固力測(cè)力計(jì)拉出來，要求做拉拔試驗(yàn)時(shí)，被測(cè)錨桿附近嚴(yán)禁站人，拉拔試驗(yàn)測(cè)試后及時(shí)將螺母擰緊擰牢。

質(zhì)量是安全的基礎(chǔ)，安全是生產(chǎn)的保障，只有質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)搞得好，做得實(shí)，安全生產(chǎn)才有保障，生產(chǎn)秩序才不能被打亂。

6 錨、網(wǎng)、索、噴聯(lián)合支護(hù)與金屬支護(hù)比較

①掘進(jìn)后采用錨、網(wǎng)、索、噴支護(hù)可以及時(shí)打補(bǔ)頂錨桿，有效地控制頂板，屬于主動(dòng)支護(hù)。掘進(jìn)后采用金屬支架支護(hù)空頂時(shí)間長(zhǎng)，具有頂板冒落的隱患，屬于被動(dòng)支護(hù)。

②掘進(jìn)巷道需人工運(yùn)料，采用錨、網(wǎng)、索、噴聯(lián)合支護(hù)的巷道運(yùn)料時(shí)，支護(hù)材料體積小、重量輕方便運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。采用金屬支架支護(hù)的巷道運(yùn)料時(shí)，因重量大，運(yùn)輸費(fèi)時(shí)費(fèi)力，增加勞動(dòng)強(qiáng)度，且架棚需多人配合操作，施工速度慢。

③錨、網(wǎng)、索、噴聯(lián)合支護(hù)是目前較先進(jìn)的支護(hù)工藝，由錨桿加固圍巖，在由錨索使圍巖深處受力，共同支撐巷道具有安全可靠性。

7 錨網(wǎng)索噴支護(hù)技術(shù)需要注意的問題

由于地質(zhì)條件較復(fù)雜，在采用錨網(wǎng)索噴支護(hù)技術(shù)時(shí)，需精確了解圍巖結(jié)構(gòu)和煤層厚度變化的情況，如若發(fā)生較大變化時(shí)，及時(shí)調(diào)整其參數(shù)值和支護(hù)形式。地質(zhì)條件變化時(shí)，幫頂比較難維護(hù)。片幫和圍巖松動(dòng)將影響圍巖的自承能力達(dá)到最大值。兩幫片落嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)整體支護(hù)失穩(wěn)，因此兩幫管理不能松懈。

8 結(jié) 語

大斷面巷道采用錨、網(wǎng)、索、噴聯(lián)合支護(hù)這一主動(dòng)支護(hù)形式，能夠有效的控制頂板下沉及巷道變形，巷道維修量減少了，支護(hù)的可靠性得到提高，為礦井安全提供有效的保證。

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