破碎圍巖超大斷面切眼支護

李飛　彭建川

摘 要：為了解決趙固二礦破碎圍巖超大斷面切眼支護的難題，進行了現場調研，結果表明，1105工作面切眼圍巖破碎，切眼正常段寬度達到了9.2m。為了克服普通錨桿錨索在支護切眼過程中的不足，文章提出了長錨桿錨索聯合支護技術，并在趙固二礦1105工作面切眼現場應用。應用結果表明，使用長錨桿錨索聯合支護技術后，淺部長錨桿錨固區巖層穩定，長錨桿很好地發揮了支護作用，破碎圍巖控制效果良好。

關鍵詞：破碎圍巖；超大斷面切眼；長錨桿

我國煤礦開采逐漸進入深部開采階段，深部軟巖巷道或者硐室不斷涌現。這類圍巖性質軟弱、地應力大、圍巖變形嚴重[1-3]。現在支護此類巷道或者硐室主要采用錨桿和錨索聯合支護或者二次支護技術。但現場實踐表明，錨索支護仍存在如下一些問題：（1）由于外端頭受力不良及與圍巖點接觸，軟弱巖體受點載荷，頂板強化效果不明顯；（2）抗變形性能差，錨索與錨桿承載不同步，易超前錨桿集中受力；（3）實測鋼絞線破斷力一般在180～250kN左右，而目前使用的等強型螺紋鋼錨桿破斷力在170～195kN相近，強度區別不明顯；（4）內錨固端的三徑匹配不合理，錨固點位置常常內移，錨固性能不可靠；（5）由于槽鋼托梁抗側壓能力極低，槽鋼很快形成倒扎角，不易形成有效支護。一旦發生變形，回收后難以再利用，這一特性決定了槽鋼二次支護利用率低的事實，因此增大了巷道的支護費用。

為了解決破碎圍巖大斷面切眼支護問題，文章提出了長錨桿錨索聯合支護技術。

1 工程概況

趙固二礦主采煤層為二-1煤層，厚度為6.0m～6.59m，平均6.32m，1105工作面長度為180m，采用一次采全高采煤法。1105工作面切眼圍巖破碎，切眼正常段寬度達到了9.2m，機頭機尾段長度共計31m，寬度達到了10.2m，高應力破碎圍巖條件下的大采高超大斷面切眼的支護問題在國內尚無先例，因此對1105工作面高應力破碎圍巖超大斷面切眼支護技術進行系統研究具有重要意義。

2 長錨桿介紹

無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿金屬桿體，選用屈服強度大于335MPa，抗拉強度不小于490MPa的無縱肋左旋螺紋鋼，其外形尺寸符合錨桿專用螺紋鋼的要求。桿體的延伸率大于15%，桿體直線度≤2mm/m。

桿體直徑20mm，錨固力>105kN；尾部螺紋直徑M22mm，尾部螺紋承載力≥105kN；連接頭尺寸直徑26.5±5mm，連接頭長度50mm，連接螺栓規格M18×2，連接螺栓長度60±5，連接頭的承載力≥139kN；托盤的承載力≥105kN，尾部螺紋的承載力≥105kN。

長錨桿桿體長度可以根據巷道的高度和錨桿設計長度加工分成兩段或更多段用螺栓進行連接，利用錨桿鉆機的扭力自然的把兩段連接在一起，錨桿連接頭的承載力不小于桿體極限抗拉力的90%，遠大于錨固力值，桿體加長后可以保證其錨固力值不降低。具有以下優點：錨桿延伸率與錨桿相同，是錨索的五倍；整體破斷力大于十八噸，相當于錨索破斷力；錨固力可靠，高于錨索錨固力；比錨索施工方便，成本更低，安全性更好等。

3 支護方案

根據切眼圍巖條件，提出破碎圍巖超大斷面切眼長錨桿錨索協調支護技術[4-5]，支護參數為：

（1）開切眼分兩次掘進，第一次掘進4800mm，然后擴刷至9200mm，第一次掘進支護形式：錨網（索）+槽鋼梁+W型鋼帶+鋼筋梯聯合支護。刷幫后支護形式：超長錨桿+錨索+金屬網+槽鋼梁+W型鋼帶+鋼筋梯聯合支護。

（2）錨桿規格：φ20×2400mm螺紋鋼錨桿；間排距：800×800mm，頂部、幫部錨桿錨固長度分別為1200mm、900mm（一卷快速錨固劑、一卷中速錨固劑），幫部錨桿托盤為W型鋼帶、δ10×150×150mm。超長錨桿規格：φ20×4000mm。

（3）托盤配合使用，頂部錨桿托盤為δ10×150×150mm托盤、鋼筋梯配合使用，鋼筋梯長度為4160mm。

（4）槽鋼梁錨索規格：Φ21.6×8250mm和Φ21.6×12000mm，間排距分別為：1400mm×1600mm和1600mm×1600mm，錨固長度均為2400mm（兩卷快速錨固劑、兩卷中速錨固劑），托盤規格：16#槽鋼梁與δ12×120×120mm、δ12×80×80mm鋼板和δ50×120×120mm木墊板配合使用；掘進斷面、擴刷斷面槽鋼梁長度分別為4500mm和5100mm，槽鋼梁不準截割，錨索預應力不低于30MPa。

（5）點錨第一列和第二列錨索規格為：Φ21.6×12000mm，其余點錨索規格為：Φ21.6×8250mm；間排距均為：1600mm×1600mm，錨固長度均為2400mm（兩卷快速錨固劑、兩卷中速錨固劑），托盤采用δ12×400×400mm、δ16×200×200mm鋼板和δ50×200×200mm木墊板配合使用，錨索預應力不低于30MPa。

（6）金屬網片為Φ5.6mm鋼筋焊接，網幅900×1700mm，網片搭接100mm，每格用14#鉛絲綁扎，錨桿與鋼筋梯打在金屬網片接茬處。

4 結束語

在工作面回采約6.2m時，采空區頂板位移產生突變，工作面回采約7.5m時，采空區頂板出現冒落。液壓支架頂梁長度為4.8米，所以此時支架頂梁離開切眼正常段1.4m（采空區頂板懸空10.6m）時，采空區頂板出現垮落跡象，支架頂梁離開切眼正常段2.7m（采空區頂板懸空11.9m）時，采空區頂板冒落，由此可以判斷，在相似地質條件、開切眼斷面長度設計為9.2米條件下，超長錨桿錨索協調支護方案是合理安全的。

趙固二礦1105切眼頂板以砂質泥巖為主，圍巖屬高應力環境下破碎圍巖。隨著工作面的推進，采空區切眼位置頂板深部巖層首先發生明顯位移，而淺部巖層離層不明顯，說明淺部長錨桿錨固區巖層穩定，長錨桿很好地發揮了支護作用，破碎圍巖控制效果良好。

參考文獻

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[4]李季，劉洪濤，王世剛，等.薄基巖大斷面切眼超長錨桿錨索聯合支護技術研究[J].煤炭工程，2013（7）：36-38.

[5]趙志強，賈后省，王志剛，等.大采高超大斷面切眼長錨桿錨索組合支護技術[J].中國煤炭，2013，39（11）：67-71.

作者簡介：李飛（1991-），男，河南濮陽人，在讀碩士研究生，主要從事巷道支護技術和礦山壓力及巖層控制的研究。