錨索錨網聯合支護在西固煤業公司的推廣應用

張寶平

【摘要】結合實際的地質情況，分析了錨索—錨網聯合支護技術的機理，指出了聯合支護技術的效益，并提出了對施工設備和施工工藝的要求。

【關鍵詞】錨索—錨網聯合支護 支護技術 西固煤業公司

一、工作面概況

該工作面為單斜構造，南東低北西高，巷道所含煤層編號為5#，平均厚度3.6m，煤層傾角8°—10°。煤層基本頂為黑色灰質泥巖，厚度0.25m，全層含黃鐵礦結核。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，致密堅硬。該巷道井下標高+340——+400m，基本處于渭北奧陶紀380m水位之下，受奧灰承壓含水層影響，5#煤層有淋水、滴水現象。西固煤業公司21采區21煤皮下山，巷道支護設計為錨索錨網聯合支護試驗段，該巷道設計長度265m。

二、錨索一錨網聯合支護作用機理

預應力錨索錨網技術是在結合預應力混凝土和一般錨桿支護發展起來的一項軟巖錨固技術。在巷道硐室跨度很大，圍巖巖性較差，上覆巖層形成較大構造應力或松散壓力時，采用預應力錨索錨網技術，利用其長度優勢，穿過圍巖松動圈或破碎帶達到深部穩定巖層中，施以較大的預應力，形成明顯的主動支護，使圍巖得到有效控制。長錨索與短錨桿相結合的支護方式，實質上是把短錨桿范圍自承拱通過長錨索將其固定在較大的壓縮圈內，并通過錨索把力傳遞到圍巖深部的穩定巖體內，因此能在盡量不破壞圍巖的同時充分利用圍巖的力學性能，改善圍巖的受力狀態。

三、支護設計

1、巷道斷面

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

2、支護形式

巷道沿直接頂掘進，全斷面錨網支護，鋼筋粱加強支護，頂部配合錨索聯合支護。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。如果地質條件復雜多變時，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、支護參數

錨桿采用圓鋼，規格18mm×1.8m；鐵絲網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，長度350mm，樹脂錨固劑為23mm×350mm的快速錨固劑，凝固時間1min，攪拌時間約20—30s。幫部采用水泥錨固劑，端頭錨固，長度300mm。

錨索為7股鋼絞線，直徑約15mm，長度5.0m。錨索錨固劑為MSZ2335型中速樹脂錨固劑，攪拌時間20—30s，1小時后上鋼帶。錨桿機型號MYT—125，鉆頭28mm。

錨桿錨固力不小于40KN，錨索錨固力不小于120KN。

錨桿有關參數的驗算：

錨桿長度計算L=KH+LI+L2

式中：L—錨桿長度，m；H—冒落高度，m；K—安全系數，一般取K=2；L1—錨桿錨入穩定巖層的深度，一般按經驗取0.5m；L2

錨桿在巷道中的外露長度，一般取0.1m；

其中：H=B/2F=3.2/2×4=0.4m

式中：B—巷道開掘寬度，取3.2m；F—巖石堅固性系數，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，因此，錨桿長度取1.8m。

錨桿間排距計算A2=Q/KHR

式中：A—錨桿間排距，m；Q—錨桿設計錨固力，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，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符合設計要求。

巷道支護圖如下圖示：

四、支護工藝

1、錨桿

當爆破工作結束后，在臨時支護下打錨桿眼，先打頂部錨桿（先中間后兩側），后打兩幫錨桿眼。幫部采用水泥錨固劑，每孔3節，端頭錨固，長度300mm。頂部錨固劑采用樹脂錨固劑端頭錨固，每孔2節，長度350mm，樹脂錨固劑為23mm×350mm的快速錨固劑，凝固時間1min，攪拌時間約20—30s。錨桿安裝的同時鋪設鐵絲網。錨桿外露不超過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，用錨桿機邊推進邊攪拌，攪拌時間約20—30s。）錨索外露不超過300mm。

五、支護效果與結論

（1）此巷道在施工過程中，共設置3處檢測點。通過觀測，此段錨網支護巷道的頂板離層、巷道收斂量均無變化。

（2）根據預應力錨索錨網聯合支護與單一錨網支護現場觀察比較，可以看出采用錨索錨網聯合支護巷道圍巖變形穩定，且與原來單一錨桿支護相比，網包、片幫明顯減少，不但提高了巷道穩定性，而且經濟效益十分顯著。

（3）根據支護施工情況，可以肯定預應力錨索錨網聯合支護技術不但適用于大跨度硐室、交岔點、斷層破碎帶和受采動影響的巖巷支護，同樣可使用在煤巷中。

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

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

（6）實踐證明，巖巷、煤巷困難條件下錨桿——錨索施工的結構形成，施工工藝及配套機具達到了實用的要求，為全煤巷道支護積累了經驗，具有廣泛的推廣意義。