李迎喜

淺談錨噴網(wǎng)支護(hù)在維修巷道中的應(yīng)用

李迎喜①

(西山煤電股份公司鎮(zhèn)城底礦)

針對(duì)目前鎮(zhèn)城底礦760水平運(yùn)輸大巷南六采區(qū)正前地段存在脫皮、開裂、掉渣的問題,對(duì)礦井巷道圍巖進(jìn)行合理性分析;提出在確保巷道安全的前提下,巷道試用錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù),以保證安全生產(chǎn)。

錨噴網(wǎng)支護(hù);主動(dòng)支護(hù);支護(hù)機(jī)理;圍巖特征;控制;效果

近年來,西山煤電股份公司鎮(zhèn)城底礦井下760水平運(yùn)輸大巷南六采區(qū)正前地段存在脫皮、掉渣的問題,給車輛行駛及大巷作業(yè)人員行走帶來很大的安全隱患。經(jīng)過對(duì)巷道圍巖分析,在確保巷道安全的前提下,巷道試用錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù),該技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、安全可靠,對(duì)圍巖支護(hù)有良好的效果,而且保證了巷道運(yùn)輸安全及行人安全。

1 錨噴網(wǎng)支護(hù)機(jī)理

該礦所采用的錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)有混凝土噴層、錨桿及鋼筋網(wǎng)組成。混凝土噴層是噴射機(jī)按一定比例混合的水泥、砂子、碎石及速凝劑噴到圍巖上凝固而成;噴層能及時(shí)封閉圍巖,能防止維護(hù)作業(yè)段巷道圍巖的風(fēng)化與潮解,鋼筋網(wǎng)增強(qiáng)了噴層的柔韌性,提高了噴層的抗彎與抗變形能力,能減少裂縫的寬度和數(shù)量;錨桿是該礦所采用的錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)中的核心部分,有效的錨桿支護(hù)提高了圍巖的強(qiáng)度和整體性,增強(qiáng)了所進(jìn)行維護(hù)作業(yè)區(qū)段巷道圍巖的穩(wěn)定性。

錨噴支護(hù)的作用：一是組合梁作用,二是懸吊作用,三是拱形壓縮帶論,四是減小壓力拱高度論。通過錨桿加固圍巖,利用巷道周壁沒有挖走的原巖體,共同發(fā)揮其支撐巷道的作用,這種支護(hù)為主動(dòng)支護(hù),充分利用了巷道周壁的原巖體來參與支護(hù)。

1)組合梁理論。巷道的層狀頂板,可看作是以巷道兩幫為支點(diǎn)的疊合梁。試驗(yàn)顯示,幾塊疊合在一起的疊合梁,由于層間抗剪力不足,在載荷作用下,各層板都會(huì)產(chǎn)生各自的彎曲變形,若用錨桿把它們緊固在一起,各層板間互相擠壓,層間摩擦力大大增加,在荷載作用下,層間不再發(fā)生離層錯(cuò)動(dòng),如同一塊整板作用一樣,提高巷道層狀板巖層的承載能力。錨桿本身還起抗剪銷釘?shù)淖饔?能有效地阻止巖層的層間錯(cuò)動(dòng)。

2)懸吊作用論。錨桿上端錨固在圍巖內(nèi)部較堅(jiān)硬的巖層中,把一層或幾層穩(wěn)定且比較平而薄的直接頂板通過錨桿下端的托盤及螺栓,錨固在比較堅(jiān)硬的巖層上,起到懸吊作用。

3)拱形壓縮帶理論。通過系統(tǒng)的布置錨桿,使巷道拱頂節(jié)理發(fā)育的巖體串聯(lián)在一起,沿巷道的斷面形成一個(gè)連續(xù)、具有自承力的拱形壓縮帶,使巖層得到補(bǔ)強(qiáng),成為一個(gè)整體結(jié)構(gòu),支撐其自身重量和上部的頂板壓力。同時(shí),還可以在錨桿支護(hù)的托板上襯以鋼筋網(wǎng),以防止其表面掉渣及小塊巖石冒落現(xiàn)象的發(fā)生。

4)減小壓力拱高度論。在巷道內(nèi)安設(shè)錨桿,能減小壓力拱的拱高;在巷道跨度中間安設(shè)1根錨桿,相當(dāng)于增加1個(gè)支座,使原拱分成2個(gè)小拱,小拱跨度為原拱的一半。假如安設(shè)3根錨桿能把原拱分成4個(gè)小拱,亦即壓力為原拱的1/4。

2 圍巖特征分析

760水平運(yùn)輸大巷南六采區(qū)正前巷道頂板主要是6#煤頂?shù)装鍘r石,主要巖性為黑色砂質(zhì)泥巖,部分頂板揭露煤層。在維修巷道過程中針對(duì)該段巷道圍巖的特征,為破裂性巖體及有揭露煤層出現(xiàn),巷道斷面跨度較大及巷道服務(wù)年限因素的分析,在南六采區(qū)正前巷道中除了噴射混凝土之外,在打錨桿之前,緊貼墻面鋪一層鋼筋網(wǎng),在網(wǎng)上噴射一定厚度的混凝土層。按照錨噴支護(hù)理論,在維修760水平運(yùn)輸大巷南六采區(qū)正前地段應(yīng)用錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)是可行的,提高了巷道圍巖的強(qiáng)度和承載能力。

3 巷道圍巖的控制

760水平運(yùn)輸大巷南六采區(qū)正前巷道維修采用錨噴網(wǎng)支護(hù)方式,錨桿采用規(guī)格為d20 mm×2 200 mm的鏍紋鋼錨桿,樹脂藥卷為 MSCK2360型與MSZ2380型各一卷,錨桿間排距為1 000 mm×1 000 mm,呈“三花”型布置,每排布置 3～4根,垂直于巷道巖層主要層理面或巷道周邊輪廓,最小角度不低于75°;孔深度誤差0～50 mm,間排距誤差不得超過±100 mm,外露長(zhǎng)度露出托板不大于50 mm。初錨螺母扭距不低于150 N·m,錨固力不低于90 k N,鋼筋網(wǎng)采用d6 mm鋼筋焊接成1 000×1 000 mm的矩形網(wǎng)片,網(wǎng)格的間距均為100 mm。在初噴后打注錨桿時(shí),把鋼筋網(wǎng)壓在錨桿托盤下。復(fù)噴時(shí)噴入混凝土中。

根據(jù)錨桿的支護(hù)機(jī)理由,錨桿的參數(shù)演算公式分析如下：

1)按垮度計(jì)算：

錨桿長(zhǎng)度：L=N×(1.1+W/10)=1.52 m

錨桿直徑：D=1/100×L=0.0152 m式中：

N—圍巖影響系數(shù),取1.0;

W —巷道跨度,m,取4.2。

現(xiàn)場(chǎng)為d20 mm×2 200 mm的樹脂錨桿。

錨桿間排距：M ≤0.5L=0.5×2.2=1.1 m,現(xiàn)場(chǎng)取排距900 mm。

2)按懸吊理論計(jì)算：

錨桿長(zhǎng)度：L=KH+L1+L2=1.555 m式中：

K—考慮軟巖變化的安全系數(shù),取2;

H—軟弱巖層的厚度,取0.55;

L1—錨桿外露長(zhǎng)度,m,取0.055;

L2—錨桿錨入穩(wěn)定巖層的深度,m,取0.4;錨桿間排距：

式中：

Q—錨桿錨固力,t,取5;

γ—巖石容重,t/m3,取2.7。

通過以上計(jì)算,采用d20 mm×2 200 mm的螺紋鋼錨桿,1 000 mm×1 000 mm的間排距,完全滿足該段巷道支護(hù)強(qiáng)度要求。

4 結(jié) 論

通過長(zhǎng)時(shí)間的觀察,錨噴網(wǎng)支護(hù)對(duì)760水平運(yùn)輸大巷南六采區(qū)正前巷道頂板支護(hù)效果明顯,該支護(hù)方式安全可靠,提高了圍巖的強(qiáng)度和承載能力,無落矸現(xiàn)象發(fā)生,巷道基本穩(wěn)定。因此,錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)在煤礦巷道維護(hù)過程中具有一定的推廣價(jià)值。由于760水平運(yùn)輸大巷南六采區(qū)正前維護(hù)工作時(shí)間較短,隨著時(shí)間的推移和受采動(dòng)的影響,還需進(jìn)一步觀察與改進(jìn),使支護(hù)技術(shù)不斷完善。

Discussion on Application of Bolting-steel mesh-shot creting Support in Maintenance Roadway

Li Ying-xi

In connection with the existing problem of peeling,cracking,dregs of the former location of South Sixth mining area in 760 level main haulage roadway of Zhengchengdi coal mine,analyzes the rationality of tunnel wall rock in the mine;proposes under the premise of ensuring roadway safety,try bolting steel mesh-shot creting support technology in the tunnel,so as to ensure safe production.

Bolting-steel mesh-shotcreting support;Active support;Support mechanism;Wall rock characteristics;Control;Effect

TD353

B

1672-0652(2010)增刊-0007-02

李迎喜 男 1980年出生 2001年畢業(yè)與山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院 助理工程師 古交 030203

2010-04-18