孫愛軍

【摘 要】預(yù)應(yīng)力錨索具有長(zhǎng)度大、錨索端深入巖體、錨固力大等優(yōu)點(diǎn)，在巖層穩(wěn)定性差、巷道（確室）斷面大、圍巖壓力大的情況下能提供強(qiáng)有力的支護(hù)手段。但這種支護(hù)方式要求設(shè)備多且重、施工復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大、技術(shù)要求高，因而應(yīng)用范圍較為有限。

【關(guān)鍵詞】小孔徑；錨固錨索；技術(shù)研究

1.小孔徑樹脂卷快速錨固錨索的改性方向

小孔徑樹脂卷快速錨固錨索是在普通錨索的基礎(chǔ)進(jìn)行技術(shù)改造而成的。

1.1錨索主體

普通錨索采用3～4根7×φ5mm/鋼絞線，因此要求錨索孔直徑達(dá)100mm，鉆孔難度大，而小孔徑樹脂卷快速錨固錨索采用單根7×φ5mm鋼絞線，錨索孔直徑在φ27～32mm，可大大降低施工難度。

在煤礦井下打φ100mm的鉆孔須用地質(zhì)鉆機(jī)才能完成，設(shè)備體積大，搬運(yùn)極不方便，鉆孔操作困難；φ32mm的鉆孔只需普通錨桿鉆機(jī)就能完成，而且鉆孔速度大大提高，6m長(zhǎng)的鉆孔約需30min就可鉆成。

在錨索安裝方面，單根鋼絞線的錨索重量輕，井下運(yùn)輸方便，向鉆孔推送只需一人就能完成，免去了普通錨索運(yùn)輸困難和需2～3人向巖孔送索的高強(qiáng)度勞動(dòng)。

1.2錨固劑

普通錨索的錨固劑有水泥砂漿和快硬樹脂兩種，安裝錨索時(shí)都需專用注漿泵向鉆孔注漿，設(shè)備多，重量大，一旦注漿過程中出現(xiàn)異常情況（如排氣管堵塞），須停止注漿，拉出錨索，重新推送，重新注漿。小孔徑樹脂卷錨索無須注漿，只在推送鋼絞線時(shí)，先將1～2個(gè)樹脂卷放入孔中，鋼絞線推送到位后，用錨桿鉆機(jī)帶動(dòng)鋼絞線攪勻樹脂即可，幾十分鐘乃至幾個(gè)小時(shí)的注漿只用30s即可完成。

1.3錨索結(jié)構(gòu)

普通錨索由3～4根鋼絞線為主體，還需注漿管、排氣管等輔助材料。這些輔助材料一般都須在地面組裝好，在運(yùn)輸過程中很難保證不被損壞，而小孔徑樹脂卷錨索不用注漿，無須注漿管、排氣管等，地面組裝簡(jiǎn)單，井下運(yùn)輸和安裝方便。

2.小孔徑樹脂卷快速錨固錨索的結(jié)構(gòu)

錨索由鋼絞線、毛齒、擋箍、墊板和錨具等組成。

2.1鋼絞線

鋼絞線是錨索承受、傳遞支護(hù)力的主體，小孔徑錨索采用單根7×φ5mm冷軋鋼絞線。鋼絞線的長(zhǎng)度視錨索孔深度而定，一般比孔深大0.5m即可。通常小孔徑錨索長(zhǎng)為5～8m。

2.2錨齒

錨齒的主要作用是打爛、攪拌樹脂卷。另外錨齒也起到使錨索居中定位的作用，避免鋼絞線偏靠孔壁一側(cè)而影響錨固質(zhì)量。錨齒的形式可多變，只要滿足功能要求即可。錨齒是金屬環(huán)與頂絲組合構(gòu)成。錨齒可用螺栓或點(diǎn)焊的方式固定在鋼絞線上，沿鋼絞線錨固段200～300mm設(shè)一個(gè)錨齒。

2.3擋箍

擋箍的作用是在攪拌樹脂卷、推送錨索過程中，擋住膠狀樹脂使之不能流出錨固端外?？蛇x橡膠或塑料，內(nèi)徑能箍緊在鋼絞線上為準(zhǔn)，外徑應(yīng)略小于錨索孔徑。

2.4墊板、錨具

墊板和錨具是錨索的外錨固端的受力部位。墊板宜采用l0mm厚的圓形或矩形鋼板，巷道圍巖較硬時(shí)也可采用普通錨桿的墊板。錨具須選購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件。

3.錨索安裝工藝

小孔徑樹脂卷快速錨固錨索的安裝施工主要有三個(gè)環(huán)節(jié)，即鑿孔、安裝及張拉。

3.1鑿孔

（1）按錨索設(shè)計(jì)的孔位、孔深和角度等，用錨桿鉆機(jī)鑿孔。

（2）鑿孔到設(shè)計(jì)深度后，鉆桿帶著鉆頭在孔中鏜幾次，將孔壁上滋翹的石渣除掉，使孔壁光滑孔徑不小于設(shè)計(jì)尺寸。

（3）成孔要直，45°角以下的孔要進(jìn)行吹孔清理。

（4）當(dāng)錨索在孔中推送、拔出順暢自如時(shí)，視該孔為成孔；否則為不合格孔，應(yīng)按“（2）”條進(jìn)行清孔。此孔實(shí)在達(dá)不到要求，應(yīng)錯(cuò)開原孔位打新孔。

3.2安裝

（1）檢查錨索錨固段結(jié)構(gòu)是否完好無損，破壞、松動(dòng)的部位要修整，生銹的部位要用刷子清除，沾染的污垢要沖洗干凈，禁用折彎等不合格的錨索。

（2）送錨索前用錨索探孔，錨索在孔中推送、拔出自如后方可進(jìn)行下一步驟，否則要處理鉆孔。

向孔內(nèi)送入樹脂卷和錨索。先將樹脂卷送入孔內(nèi)，（按快慢性能順序送入），后用錨索推送樹脂卷至孔底。

3.3張拉

當(dāng)攪拌安裝達(dá)到凝固時(shí)間后（一般凝固時(shí)間設(shè)計(jì)為30min，若工程狀況允許可延長(zhǎng)些），就可以張拉了。

（1）將機(jī)具等安裝連接好。

（2）墊實(shí)墊板，墊板平面要垂直于鉆孔軸線，保證錨索受力在一條直線上。

（3）1人加壓（操作手動(dòng)或電動(dòng)加壓泵）、1人觀看壓力表、1人觀察千斤頂及其周圍情況，達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力便停止加壓，當(dāng)出現(xiàn)其它異常情況（如系統(tǒng)漏油、壓力突增突減、異常聲音、墊板底部結(jié)構(gòu)壓壞等）暫停加壓，回缸卸壓、處理情況。

4.應(yīng)用實(shí)例

邢臺(tái)礦務(wù)局葛泉煤礦多年來錨噴、錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用的較好，錨噴、錨網(wǎng)巷道占有率70%以上，名列全局前茅。該項(xiàng)支護(hù)技術(shù)提高了巷道施工速度，支護(hù)成本相對(duì)經(jīng)濟(jì)，帶來了可觀的效益。但目前情況錨噴、錨網(wǎng)支護(hù)形式及參數(shù)還不能有效地解決壓力較大、破碎帶、交岔點(diǎn)等巷道的支護(hù)問題。這些地方還需依賴于木支架、金屬支架等強(qiáng)硬的被動(dòng)式支護(hù)方式，這將帶來掘進(jìn)量大、斷面利用率低、支護(hù)成本較高等技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題。解決這一技術(shù)問題，以1326工作面回采巷道支護(hù)為例，在原有較好的錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)上，引入錨網(wǎng)、快速錨索綜合支護(hù)技術(shù)，把錨桿與快速錨索新技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，解決l326工作面巷道支護(hù)問題，取代了木支架、金屬支架支護(hù)形式，使該礦錨網(wǎng)支護(hù)及應(yīng)用錨索新技術(shù)方面上一個(gè)新臺(tái)階，為全局推廣使用做出榜樣。

4.1地質(zhì)條件簡(jiǎn)述

邢臺(tái)礦區(qū)面積464km2，全礦區(qū)地質(zhì)條件較為復(fù)雜，斷層、陷落柱多，給礦區(qū)的井巷支護(hù)帶來難度?？刹擅簩訁^(qū)域巖性大體一致，無大變化。煤層頂板、破碎帶、斷層帶等區(qū)域代表性巖性為細(xì)砂巖、粉砂巖、中粒砂巖、砂頁巖、野青灰?guī)r等。其巖性的主要力學(xué)指標(biāo)。

4.2支護(hù)施工

按支護(hù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工。工作區(qū)域施工內(nèi)容為兩部分，一是迎頭處的掘進(jìn)和錨網(wǎng)施工；二是快速錨索施工。兩項(xiàng)工作以互不影響的最小間隔為宜，一般在10m左右。共施工巷道l300m，轉(zhuǎn)盤硐室一個(gè)，安裝快速錨索260根。

4.3效果分析

錨索與錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)解決了葛泉煤礦巷道頂板、交岔點(diǎn)、破碎帶等難支護(hù)區(qū)的支護(hù)問題，為葛泉礦乃至全局在應(yīng)用錨索技術(shù)，解決疑難支護(hù)問題方面提供了新的手段?？偨Y(jié)起來，快速錨索具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）施工速度快，承載快，更適用于需快速支護(hù)的工程。快速錨索，從打孔到張拉承載1h完成，這一過程比注漿錨索時(shí)間上縮短了5～7d。對(duì)于壓力大、變形快、需快速支護(hù)的工程，快速錨索有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為確保安全生產(chǎn)提供了技術(shù)保證。

（2）對(duì)圍巖的適應(yīng)性強(qiáng)，工程質(zhì)量可靠?？焖馘^索用樹脂卷錨固，錨固劑為粘稠狀，凝固速度快，不會(huì)因圍巖裂隙發(fā)育、破碎等原因出現(xiàn)漏漿、跑漿而造成錨固質(zhì)量問題，上平巷破損帶錨索試驗(yàn)證實(shí)了這一點(diǎn)。按施工程序要求進(jìn)行，錨索錨固合格率達(dá)100%。

（3）錨網(wǎng)一錨索聯(lián)合支護(hù)取消棚架支護(hù)，實(shí)現(xiàn)巷道錨桿（索）網(wǎng)支護(hù)一體化。在錨網(wǎng)支護(hù)難度大的區(qū)域，增加錨索支護(hù)手段，實(shí)行錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)，取代以往木棚、金屬棚架等支護(hù)，使巷道斷面保持一致，減少風(fēng)阻，減少掘進(jìn)量，整個(gè)巷道支護(hù)為錨桿（索）網(wǎng)一體化。

5.結(jié)束語

巷道支護(hù)穩(wěn)定性好，安全性高。錨網(wǎng)、錨索支護(hù)與金屬棚架支護(hù)方式對(duì)比分析看出：金屬棚架支護(hù)屬被動(dòng)式剛性支護(hù)，壓力顯現(xiàn)大，巷道變形大。局部壓力突出使棚架產(chǎn)生較大彎曲，而使整體棚架可能處于不穩(wěn)定不安全狀態(tài)；錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)屬積極的支護(hù)體系，既有柔性特點(diǎn)使圍巖釋放部分應(yīng)力，又能充分發(fā)揮自身強(qiáng)度，與圍巖共同作用，使得支護(hù)結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。錨網(wǎng)、錨索支護(hù)區(qū)域的巷道變形量小，變形均勻，變形趨于穩(wěn)定的時(shí)間短。 [科]