B050403 錨索支護在巷道維修中的應用

1、應用錨索支護維修巷道程永剛【山西省陽泉固莊煤礦】摘 要 山西陽泉固莊煤礦丈八平峒15#煤層828運輸大巷二采區(qū)段由于受地質(zhì)條件影響和采動影響，再加之服務年限長等原因，部分地段出現(xiàn)嚴重變形，料石破損脫落，礦壓顯現(xiàn)明顯，嚴重影響安全生產(chǎn)。為了及時合理地解決這一問題，通過現(xiàn)場觀測和分析研究，找出了幾方面原因，并運用錨索支護解決了巷道維修的關鍵技術問題，取得了較好的效果。關鍵詞 巷道維修 錨索支護 施工近年來，山西陽泉固莊煤礦丈八平峒三采軌道石門巷總回風巷和個別采掘巷道由于服務時間長以及受局部開采壓力大等因素影響，部分地段礦壓顯現(xiàn)較明顯，巷道變形，支護損壞嚴重，出現(xiàn)料石破損、脫落，礦工鋼支架扭曲變形等

2、現(xiàn)象，造成巷道斷面縮小、通風阻力增大、風量減小、運輸和行人困難，嚴重地影響著礦井的安全生產(chǎn)。因此，如何進行巷道維修，提高維修質(zhì)量，對礦井安全生產(chǎn)具有極其重要的作用。1 巷道損壞原因分析通過現(xiàn)象觀測和分析研究認為，本礦井下巷道部分變形損壞有幾方面的原因：其一、巷道服務時間長，受當時生產(chǎn)技術條件限制，采用的是砌碹、支架等被動的支護方式，支護體與巷道圍巖之間存在一定的間隙，隨著時間的推移，巷道圍巖松動范圍逐漸增大，直至發(fā)生冒落；其二、巷道受采動壓力、煤柱支撐壓力的影響，采動壓力遠大于原巖應力，巷道圍巖因此產(chǎn)生松動，進而遭到破壞，當采動壓力施加到支護體上的作用力遠大于后者的支護強度時，使巷道破壞、變形

3、量增加；其三、巷道處在煤層或較軟的巖層中，自穩(wěn)能力差。2 錨索支護機理錨索支護具有錨固深度大、錨固力大、可施加較大的預緊力等優(yōu)點。一般認為，錨索起懸吊作用，把下部不穩(wěn)定的巖層懸吊于上部的穩(wěn)定巖層之下。同時，由于錨索能施加較大的預緊力，可擠壓巖層中的層理、節(jié)理裂隙等不連續(xù)面使之密實，增加不連續(xù)面之間的磨擦力，從而提高圍巖的整體強度，實現(xiàn)主動支護加固圍巖，保護巷道的圍巖穩(wěn)定。3 主要技術問題巷道維修時的支護與巷道掘進時的支護是不同的。巷道掘進時及時支護，巷道圍巖破壞量小，處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。而在巷道維修時，巷道圍巖已經(jīng)處于破壞狀態(tài)。雖然錨索支護技術對損壞巷道維修效果好，但是由于巷道圍巖松動范圍大，尤

4、其是料石、砌碹支護的巷道，碹體與巷道圍巖之間有一定的間隙，給錨索支護造成了較大的困難。要在砌碹支護巷道采用錨索支護進行維修，需解決以下技術問題：（1）由于巷道圍巖破碎，在鉆孔過程中孔壁經(jīng)常坍塌，對錨索孔的施工及錨索安裝影響大；（2）在砌碹巷道鉆孔，由于碹體與圍巖之間有一定間隙，當鉆孔通過這一間隙時，容易產(chǎn)生夾鉆等問題；（3）碹體與圍巖之間的間隙使錨索孔是不連續(xù)的，在放置樹脂錨固劑卷時，無法放到孔底；（4）錨索必須有一定的預緊力，否則失去了其支護的作用。但是料石碹體與圍巖之間存在間隙，錨索的預緊力確定不好會破壞碹體。4 主要技術參數(shù)的確定錨索支護時必須對鋼絞線施加一定的預緊力，如果鋼絞線上沒有張

5、力，錨索就沒有作用。在鉆孔過程中，發(fā)現(xiàn)碹體與圍巖之間的間隙基本被壓實，碹體處于破壞狀態(tài)。為了保證錨索的作用，需在被維修的碹體上鋪設金屬網(wǎng)，主要作用是防止破碎巖塊掉落。同時為了使碹體不因被錨索預緊力破壞而失去作用，需采用長托梁或兩根錨索共用一根托梁的組合錨索。根據(jù)經(jīng)驗，錨索預緊力一般在70100kN就既能保證錨索具有一定的預緊力,又不會使碹體發(fā)生太大破壞。由于巷道損壞程度不同、斷面不同，錨索的間排距也應不同，應根據(jù)巷道的損壞程度、斷面、服務年限及圍巖狀況綜合分析確定。一般情況下，采用以下兩種支護方式和相應的間排距。錨索采用矩形布置，間排距1000×1600（mm）。每排3根錨索，巷道頂

6、板的正中間1根，兩肩角處各1根，錨固長度50007000mm。錨索采用長6001000mm的14#槽鋼作托梁。沿巷道軸線鋪設金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)采用菱形網(wǎng)較好。選用有一定預緊力的樹脂錨桿與錨索聯(lián)合支護。錨桿直徑通常為1822mm，長10001800mm。5 施 工5.1 施工機具錨索的主要施工機具是錨桿鉆機和張拉設備。待修巷道特別是礦井采區(qū)回風巷一般距電源較遠。因此，應首選以壓風為動力的設備，特別是風動錨桿鉆機具有良好的鉆削性能，鉆孔速度快，不易卡鉆，且重量輕，操作簡單，移動方便，有效地消除了電動設備產(chǎn)生電火花的隱患。5.2 鉆孔與錨固劑的安裝在破碎巖體鉆孔，經(jīng)常會出現(xiàn)卡鉆和堵塞鉆孔現(xiàn)象，為此應采取

7、如下措施：（1）選擇推力與扭矩適合于松動圍巖鉆孔的鉆機。盡量不要選用推力大的鉆機，在操作中應根據(jù)實際情況隨時調(diào)整速度。（2）圍巖破碎的巷道在破碎范圍內(nèi)成孔非常困難。采用管縫式錨桿可以很好地解決該問題。方法是在鉆孔時先用直徑為43mm的鉆頭鉆孔，鉆進2000mm后停止鉆進，將直徑為43mm、長2000mm的管縫式錨桿用錨桿鉆機頂入鉆孔或用大錘打入，然后用直徑為27mm鉆頭插入管縫式錨桿內(nèi)鉆孔。利用管縫式錨桿對孔施加的徑向張力來阻止孔壁坍塌，并作為鋼絞線、樹脂錨固劑卷安裝的導向管，可收到較好的效果。6 結 論利用錨索支護對巷道進行維修取得了良好的效果。錨索之間排距、長度應根據(jù)巷道的跨度、損壞情況、壓力狀況等來確定。錨噴支護的巷道應保證錨索的預緊力不低于承載力的50%，料石砌碹支護巷道則應適當降低錨索的預緊力。施工機具應根據(jù)圍巖的特性情況而定。作者簡歷 程永剛 男，1965年出生，畢業(yè)于山西礦業(yè)學院采煤工程專業(yè)?，F(xiàn)任