文/張廣湖 董華斌
錨噴支護是一種快速、經(jīng)濟、安全的巷道支護形式,從根本上改變了巷道支護狀況,由被動支護變?yōu)橹鲃又ёo,對煤礦支護技術(shù)是一次重大的革命和飛躍。但是隨著礦井的開拓延深,高應(yīng)力巷道支護、軟巖巷道支護等問題日益突出,錨噴支護尚有很多難題需要解決。
通過調(diào)查,峰峰集團生產(chǎn)礦井在籍巷道總長度為635290m,其中錨噴支護的巷道長度為256324m,錨噴支護失修的巷道長度為42569m,失修率為16.6%,詳見表一。
表一 峰峰集團各礦錨噴巷道損壞情況調(diào)查表
(1)巷道布置的層位選擇不好。例如二礦泉頭井由-400水平向-620水平延深,軌道下山掘進(jìn)過一座煤層時,由于一座煤附近的巖層松軟,剛剛施工過去不久,巷道的頂部就開裂,兩幫收斂,頂板下沉,復(fù)噴后仍難以支護。
(2)錨桿銹蝕后失效。最早的錨噴巷道的錨桿是鋼絲繩的,再后是管縫錨桿,直到現(xiàn)在的樹脂錨桿。鋼絲繩和管縫錨桿長時間受水的作用發(fā)生銹蝕后失效,造成巷道的損壞。
(3)巷道受采動影響。例如新三礦東翼大巷的壓風(fēng)機房通路掘進(jìn)時,布置在大煤底板,巷道層位較好,但距上部采空區(qū)的水平距離為30~40m,雖然上部的回采工作面早已結(jié)束,受集中應(yīng)力的影響,頂板開裂破壞。
(4)處于孤立煤柱集中應(yīng)力帶內(nèi)。例如羊渠河礦的42絞車房,處于斷層煤柱以及集中應(yīng)力帶內(nèi),井巷工程完工后,準(zhǔn)備安裝絞車時發(fā)現(xiàn)底板全部鼓起,根本無法安裝,返工重做后,仍達(dá)不到理想的效果。
(1)對初錨力認(rèn)識不足,而錨桿的初錨力是作用于圍巖的關(guān)鍵抗力。
(2)巷道的光爆成型不好。光爆參數(shù)見表二,巖巷光爆參數(shù)仍需要進(jìn)一步探索。
表二 冀中能源峰峰集團巖巷光爆參數(shù)表
(3)施工質(zhì)量低。噴漿料沒按配比要求使用料斗;復(fù)噴前沒有用凈水沖洗巷道,形成兩層皮,噴層開裂后不能有效地支護巷道;有的錨桿角度不符合設(shè)計要求,造成施工質(zhì)量低下。
(4)對巷道的養(yǎng)護工作重視程度不夠。有的巷道施工僅注意工程質(zhì)量,忽視了巷道的養(yǎng)護質(zhì)量或養(yǎng)護不及時,使錨噴體達(dá)不到設(shè)計的強度而開裂破壞。
(1)埋藏深,礦壓大。九龍礦一水平-600m,二水平-900m,地面標(biāo)高為+117m,埋藏達(dá)1000m。由于埋藏深,礦壓大,現(xiàn)在全礦的巷道失修損壞已到非常嚴(yán)重的情況,失修率高達(dá)60%,很難保證礦井的正常生產(chǎn)。
(2)地質(zhì)構(gòu)造影響。例如九龍礦的北二下山采區(qū)的皮帶下山、軌道下山和回風(fēng)下山的巷道因斷層影響失修嚴(yán)重。軌道下山中部有一段巷道的一幫就像一面墻一樣往巷道內(nèi)移動了1m左右,根本不能保證正常生產(chǎn)需要。
根據(jù)取得的數(shù)據(jù)預(yù)測巷道圍巖穩(wěn)定性類別、預(yù)計圍巖移近量,根據(jù)巷道用途和斷面來選擇支護形式、確定支護參數(shù)。使錨噴支護設(shè)計逐步由經(jīng)驗數(shù)據(jù)和定性評估向定量分析和科學(xué)設(shè)計轉(zhuǎn)化。
整修巷道的成本一般都比掘進(jìn)同斷面的巷道大。從降低成本、減少對生產(chǎn)的影響的角度,也應(yīng)提高初錨力,加大對錨噴巷道第一次支護的投入。錨噴支護從光爆、錨桿安裝、噴漿、養(yǎng)護等十幾道工序,現(xiàn)場管理非常重要,要針對錨噴支護的每一個環(huán)節(jié),做細(xì)致的工作,來提高錨噴支護的內(nèi)在質(zhì)量。
現(xiàn)在的錨桿錨固的方式有端錨和全長錨固,巷道圍巖好時可采取端錨方式;巷道圍巖破碎時應(yīng)采取全長錨固的方式。在圍巖比較破碎時,可考慮使用錨桿與注漿合二為一的錨注錨桿技術(shù),使松動圈的圍巖重新提高強度,來達(dá)到支護住巷道的目的。
在注重巷道上部的支護和治理的同時,要重視底板的支護和治理,要加底腳錨桿,盡管其施工比較困難。同時,只有對巷道進(jìn)行有效的養(yǎng)護才能達(dá)到設(shè)計的支護強度,才能達(dá)到滿意的支護效果。
目前有兩大種錨桿探測儀:一種是MT-1型錨桿探測儀,另一種是MT-2型錨桿探測儀,其探測深度≤200mm,定位精度:探測所確定的錨桿位置與實際錨桿邊緣的距離≤10mm。從而可以有效地控制錨桿的間排距。
實踐證明,在圍巖表面與錨桿錨固段之間巖層急劇變形期內(nèi),錨索不宜支護;在圍巖表面與錨桿錨固段之間巖層變形由急劇向緩慢變形轉(zhuǎn)化時,是錨索的最佳支護期。
經(jīng)過現(xiàn)場監(jiān)測發(fā)現(xiàn),錨桿螺母扭矩和錨索托板的錨托力都經(jīng)過一個急速下降期、快速承載期和緩慢承載期的過程,甚至有的錨桿的錨托力、螺母扭矩會下降到零,因此這也就解釋了裝巖機之前錨桿必須裸露以便對錨桿的錨固力進(jìn)行二次補強。