錨網(wǎng)（梁、索）、噴聯(lián)合支護(hù)在巷道特殊地帶的支護(hù)應(yīng)用

摘 要：本文主要介紹了煤礦掘進(jìn)巷道在穿過(guò)（煤）層、松軟巖層等特殊地段時(shí)， 采用錨網(wǎng)、（梁、索） 、噴聯(lián)合支護(hù)的技術(shù)工藝實(shí)踐，通過(guò)對(duì)各種支護(hù)工藝的有效組合，有效的解決了復(fù)雜地段巷道的支護(hù)問(wèn)題，確保了施工安全，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，簡(jiǎn)單分析了在不同的地質(zhì)條件下采用錨桿、預(yù)應(yīng)力錨索等聯(lián)合支護(hù)的技術(shù)原理，為類似巷道的支護(hù)提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞： 聯(lián)合支護(hù) 錨索 錨網(wǎng) 巷道穿層

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

在巷道掘進(jìn)施工中，經(jīng)常遇到一些特殊地質(zhì)條件，如巷道過(guò)斷層、煤層、大斷面巷道交岔口、松軟膨脹巖層、高廂及立眼下口等。在這些條件下，巷道圍巖的變形和破壞較為強(qiáng)烈，支護(hù)難度大，當(dāng)支護(hù)設(shè)計(jì)不合理時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生冒頂垮塌，造成頂板事故。目前在煤礦穿（煤）層、松軟巖層以及巷道交岔點(diǎn)、高廂等特殊地段巷道時(shí)常用的支護(hù)形式有：料石砌碹、U型鋼拱形可縮性支架、錨噴支護(hù)、錨噴與砌碹聯(lián)合支護(hù)、錨噴與U型鋼拱形可縮性支架聯(lián)合支護(hù)，金屬棚支護(hù)等。上述幾種支護(hù)形式中，料石砌碹、U型鋼拱形可縮性支架、金屬棚支護(hù)屬于被動(dòng)支護(hù)，支護(hù)成本較高，施工速度慢，受圍巖條件限制，易發(fā)生變形，支護(hù)效果不理想；采用棚式支護(hù)時(shí)，一般是加密棚子、補(bǔ)打點(diǎn)柱或架設(shè)抬棚，這種支護(hù)方式勞動(dòng)強(qiáng)度大、材料費(fèi)用高，而且支護(hù)效果差，不能有效控制圍巖的變形和破壞，保證巷道的安全狀態(tài)。而錨網(wǎng)、（梁、索）、噴聯(lián)合支護(hù)是主動(dòng)支護(hù)，支護(hù)強(qiáng)度大，支護(hù)成本低，支護(hù)效果好，能夠快速、有效地解決上述特殊條件下巷道的支護(hù)問(wèn)題。

錨桿支護(hù)技術(shù)從1955年開(kāi)始在煤礦巷道中使用，經(jīng)過(guò)多年的研究改進(jìn)和工程實(shí)踐，已成為我國(guó)煤礦巷道的主要支護(hù)形式之一。特別是隨著錨網(wǎng)、梁（索）噴的組合使用，進(jìn)一步增大了錨桿支護(hù)的應(yīng)用范圍。在巖巷、半煤巖巷道、煤巷均得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，白龍山煤礦積極推廣應(yīng)用高強(qiáng)度樹脂錨桿支護(hù)，在穿（煤）層、松軟巖層以及巷道交岔點(diǎn)、高廂及立眼下口等特殊地段巷道施工中采用錨網(wǎng)梁（索）噴聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，取得了良好的支護(hù)效果和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

1 錨網(wǎng)（梁、索）、噴聯(lián)合作用機(jī)理

1.1作用機(jī)理闡述

當(dāng)錨桿伸入穩(wěn)定巖層時(shí)，它可以將破壞區(qū)巖層與穩(wěn)定巖層相連，阻止破壞巖層垮落，同時(shí)錨桿提供徑向和切向約束，阻止破壞區(qū)巖層擴(kuò)容、離層、滑動(dòng)，從而提高其承載能力。當(dāng)錨桿不能伸入穩(wěn)定巖層時(shí)，它的主要作用是在破壞區(qū)內(nèi)形成次生承載層（擠壓加固拱），阻止上部破壞巖層擴(kuò)容、離層，同時(shí)使圍巖深部巖層內(nèi)的應(yīng)力趨于平衡。金屬網(wǎng)、噴層主要是防止錨桿間的軟弱、破壞煤巖層掉落，保證擠壓加固拱的完整性。錨索支護(hù)技術(shù)主要是將一定長(zhǎng)度的低松弛高強(qiáng)度鋼絞線配以專用錨具，通過(guò)樹脂或砂漿進(jìn)行錨固，再通過(guò)液壓千斤頂在其尾部誘加預(yù)應(yīng)力，達(dá)到對(duì)巷道頂板進(jìn)行錨固支護(hù)的作用錨索除具有普通錨桿的懸吊作用、組合梁（拱）作用、楔固作用外，與普通錨桿不同的是對(duì)頂板進(jìn)行深部錨固而產(chǎn)生強(qiáng)力懸吊作用，并且沿巷道縱軸線形成連續(xù)強(qiáng)支撐點(diǎn)，以大預(yù)緊力減緩頂板下沉。在采掘現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)于圍巖松動(dòng)圈大、節(jié)理發(fā)育、頂板破碎及偽頂較厚等頂板條件復(fù)雜的巷道.通過(guò)錨桿對(duì)松動(dòng)圈內(nèi)的圍巖頂板進(jìn)行組合梁加固支護(hù)，再將錨索錨固到頂板深部，利用錨索的高承載力對(duì)巷道頂板進(jìn)行錨固支護(hù)，使頂板內(nèi)在錨桿支護(hù)下形成的組合梁的作用得到加強(qiáng)，同時(shí)錨索將容易離層塌落的頂板穩(wěn)穩(wěn)地懸吊在穩(wěn)固的直接頂或老頂之下。錨索主要是將錨桿網(wǎng)支護(hù)形成的次生承載層與圍巖的堅(jiān)固承載層相連，阻止因次生承載層失穩(wěn)而引起的頂板垮落。預(yù)應(yīng)力錨索和普通錨桿這樣相互補(bǔ)充，極大地改善了巷道的支護(hù)效果。

1.2錨桿（索）的幾個(gè)作用機(jī)理簡(jiǎn)介：

1.2.1楔固作用

具有一定預(yù)應(yīng)力的錨桿（索）可使破碎巖石緊密結(jié)成較大巖塊，于是較大巖塊間彼此會(huì)產(chǎn)生楔固作用，可使巷道頂板形成具有一定支撐力作用的拱。

1.2.2組合梁（拱）作用

這種作用機(jī)理認(rèn)為，對(duì)于層狀頂板，由于錨桿（索）作用，較薄的各巖層組合成一個(gè)巖梁支于巷道兩幫之上，受上部巖層作用時(shí)，這個(gè)巖梁中的各層同時(shí)起支撐作用。

1.2.3懸吊作用

在巷道頂板適當(dāng)位置存在較硬巖層時(shí)，錨固在該巖層上的錨桿（索）能將較松軟的巖層頂板懸吊在上部堅(jiān)硬巖層上。這種作用機(jī)理適用于頂板上一定范圍內(nèi)存在堅(jiān)硬巖層，且要求錨桿（索）必須錨固到該巖層內(nèi)定深度。

2錨網(wǎng)、（梁、索）、噴聯(lián)合支護(hù)在穿（煤）層巷道中的應(yīng)用

2.1.工程概述

白龍山煤礦底板回風(fēng)穿層上山為一條傾角為23°，斜長(zhǎng)達(dá)約100m的巷道，巷道在施工過(guò)程中需要揭穿多層煤層，分別有12#、9#、8#、7#、6#煤層，且煤層均有瓦斯突出的危險(xiǎn)傾向，8#煤層與9#煤層合并，煤厚平均5.2m，且工作面正遇到一個(gè)落差為1.5m的正斷層，斷層附近巖石破碎，7#煤層厚1.1m，6#煤層厚0.7m，7#煤層與8#煤層之間層間距4.1m，6#煤層與7#煤層之間層間距6.0m；煤層呈南北走向，傾向西，煤層傾角-8°，煤層呈Ⅱ類破壞類型。

如何對(duì)該穿層巷特別是對(duì)具有瓦斯突出危險(xiǎn)且厚達(dá)5.2m的8#煤層段巷道進(jìn)行有效支護(hù)，技術(shù)人員研究了很多方案，采取了很多措施，經(jīng)反復(fù)研究論證探討，最終決定先在煤層中人工制造一個(gè)假頂，使用金屬骨架假頂作為臨時(shí)支護(hù)，巷道施工成矩形斷面，然而由于該處巷道應(yīng)力集中，斷層發(fā)育，金屬骨架假頂遠(yuǎn)不能承受頂板來(lái)壓，緊接著需馬上進(jìn)行永久支護(hù)，那么，采取哪種永久支護(hù)方式最為安全妥當(dāng)？經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，最終決定采用錨網(wǎng)、梁、索、噴聯(lián)合支護(hù)進(jìn)行支護(hù)管理；為加強(qiáng)支護(hù)，再采用架棚支護(hù)作為補(bǔ)充支護(hù)；可以說(shuō)，這個(gè)地點(diǎn)頂板的復(fù)雜性以及支護(hù)工作的難度和復(fù)雜性都是開(kāi)了石壕煤礦頂板支護(hù)先河的。

2.1.2該段永久支護(hù)方式確定

巷道頂部采用錨網(wǎng)、梁、索、噴聯(lián)合支護(hù)方式進(jìn)行支護(hù)管理，巷道幫壁采用錨網(wǎng)、噴支護(hù)方式進(jìn)行支護(hù)管理。如圖1：錨桿、錨索聯(lián)合布置作用力示意圖

2.1.3支護(hù)參數(shù)、要求及材料規(guī)格

金屬網(wǎng)采用10#鉛絲制作的機(jī)制錨網(wǎng)，網(wǎng)格均為50mm×50mm。頂網(wǎng)：長(zhǎng)×寬=3500mm×800mm；頂錨桿采用Φ18mm的螺紋鋼加工，錨桿長(zhǎng)度為1800mm；幫網(wǎng)：長(zhǎng)×寬=4000mm×800mm；幫錨桿采用Φ16mm的圓鋼加工，錨桿長(zhǎng)度為1600mm，配合蝶型鐵墊板使用，規(guī)格為100mm×100mm×10mm；錨桿間排距均為700mm×700mm，錨桿間排距誤差±100mm；錨桿與巖面角度不得小于70°，錨桿外露長(zhǎng)度不超過(guò)100mm，兩網(wǎng)間搭接不少于100mm，網(wǎng)與網(wǎng)連接必須采用14#鉛絲間隔200mm進(jìn)行捆扎且必須連接可靠，錨網(wǎng)、鐵墊板必須貼緊巖面，螺帽上緊上齊。

樹脂：頂部錨桿配合2條CK2835型樹脂錨固劑使用，幫壁使用1條，施工錨桿時(shí)采用BK—30風(fēng)動(dòng)錨桿機(jī)打孔和攪拌錨桿。藥卷攪拌時(shí)間8—15秒鐘，錨桿勻速的推至孔底，不能搖晃，待8-15分鐘后再上緊墊板、螺帽。

錨梁參數(shù)要求：采用直徑12mm的圓鋼制作，全長(zhǎng)3300mm，錨梁排距為700mm，要求施工時(shí)，錨梁壓緊兩錨網(wǎng)搭接處，鋪平鋪直，墊板緊壓錨梁。

錨索參數(shù)及施工要求：采用直徑15.24mm的鋼絞線制作，全長(zhǎng)8000mm的3根，全長(zhǎng)7500mm的2根，全長(zhǎng)7000mm的3根，其余全長(zhǎng)6000mm，共需20根，每根錨索使用3條樹脂藥卷，錨索托板尺寸：長(zhǎng)×寬×厚在300mm×300mm×12mm以上，錨索的破斷力達(dá)10T以上。錨索施工在兩錨梁之間的空隙內(nèi)，錨索與錨索之間的間距為1000mm，排距為1400mm，錨索采用“五花眼”布置，錨索外露長(zhǎng)度不超過(guò)300mm。采用MQT-130型風(fēng)動(dòng)錨索機(jī)配合Φ28mm的鉆頭、Φ19mm的鉆桿進(jìn)行打眼，根據(jù)錨索長(zhǎng)度及位置需要進(jìn)行眼孔施工，同時(shí)采用MQT-130型風(fēng)動(dòng)錨索機(jī)攪拌藥卷，攪拌樹脂藥卷8～15秒時(shí)將錨索勻速推至眼底后擰緊螺帽，同時(shí)嚴(yán)禁搖動(dòng)錨索桿體，錨索使用MDY-180型錨索預(yù)應(yīng)力張拉千斤頂張拉錨索預(yù)緊力，錨索端部施工在穩(wěn)定巖層中。

噴漿要求：噴射混凝土厚度為50mm，分2～3次噴至規(guī)定厚度，以噴漿厚度能夠覆蓋所有錨、網(wǎng)、梁為原則，未能覆蓋須進(jìn)行補(bǔ)噴。

2.1.4支護(hù)效果檢驗(yàn)

采用上述支護(hù)加固措施后，巷道支護(hù)得到有效的解決，巷道的安全狀況得到可靠保證，以此看來(lái)，采用這樣的聯(lián)合支護(hù)方式對(duì)穿層巷的頂板管理是切實(shí)有效的。

參考文獻(xiàn)

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