榮維俊

（肥城礦業(yè)集團單縣能源有限責任公司，山東 單縣 274300）

錨桿（錨索）支護整體耦合高位讓均壓支護技術研究

榮維俊

（肥城礦業(yè)集團單縣能源有限責任公司，山東 單縣 274300）

對千米埋深礦井提出了巷道錨桿（錨索）支護整體耦合高位讓均壓支護理念，有效控制了巷道變形。

高地應力；井底車場返修；錨桿支護；整體耦合；高位讓壓

1 概況

陳蠻莊煤礦煤層埋深在1000m以上。煤厚平均6.5m。主要礦井巷道工程布置在三層煤底板巖石和煤層中。由于地應力高和軟巖的特性，巷道支護非常困難。

2 井底車場原支護設計

巷道為直墻半圓拱型錨網(wǎng)索噴支護。采用Ф22×2400mm左旋無縱筋螺紋樹脂高強預應力錨桿，間排距800×800mm，巷道底板按45度角設底腳錨桿，單根錨桿采用2卷MSK2350樹脂藥卷錨固，托盤規(guī)格為150×150×10mm弧面蝶形鋼板托盤，弧高30—40mm，錨桿錨固力不小于120KN，擰緊扭矩不小于200N.M。錨索采用Ф21.6×8200mm鋼絞線，間排距為1600×1600mm，3～4卷msk2550樹脂藥卷錨固，采用300×300×16mm規(guī)格的鋼板蝶形弧面托盤，厚度60～80mm，初錨力不小于280KN，錨索外露150—300mm。

3 原支護系統(tǒng)分析

根據(jù)井下觀測，原支護系存在下列問題：

錨桿安裝預緊力：現(xiàn)場觀測明顯看出施工過程中錨桿預緊力不足。盡管設計中要求安裝扭矩不小于200n.m。但一方面實際安裝時無法做全面安裝質(zhì)量檢測，無法保證每根錨桿都達到扭矩要求。另一方面，即使達到扭矩要求，錨桿的實際安裝噸位也得不到保證。特別是全螺紋鋼等強錨桿，200n.m的扭矩所轉化成的安裝載荷很低，一般不超過1.5噸。在所觀察范圍內(nèi)，盡管巷道的變形量很大，但很少發(fā)現(xiàn)錨桿破斷情況，顯示錨桿支護方式并不合理，未達到對頂板變形控制的有效目的，特別是安裝預緊力較低。

錨桿錨固力：原始設計“錨桿錨固力不小于120KN”，高強錨桿的承載能力可以達到25噸以上，而設計中規(guī)定的錨固力只有12噸，沒充分發(fā)揮高強錨桿的作用。

錨桿托盤強度不匹配：托盤強度與錨桿強度不匹配，出現(xiàn)了有些錨桿受力后托盤“翻盤”現(xiàn)象，從而造成錨桿系統(tǒng)支護效率降低或失效。

錨桿托盤受力面積小：在巷道比較破碎或巖石較軟時部分錨桿托盤壓入巖面，說明部分巷道錨桿托盤尺寸不盡合理。

錨索預緊力不足：這主要表現(xiàn)為部分錨索鎖具沒有緊貼錨索托盤，托盤沒能緊貼巖面。

設計錨索錨固力280KN，遠小于鋼絞線破斷強度。

4 高地應力井底車場錨桿新支護設計

根據(jù)井下觀察，支護巷道的破壞形式為典型的高地應力巷道破壞顯現(xiàn)。要找出最合理的錨桿支護方式，對于應力高、圍巖破碎的巷道，就要對圍巖應力和破壞之間的關系探索。

錨桿支護方案的選擇要符合以下幾項要求：

4.1 錨桿預應力要求

要高度重視錨桿的預應力，減少早期變形，延長破壞周期。發(fā)生過大的早期破壞，主要原因是預應力不足，引起頂板破碎，加大巷道破壞，錨桿支護作用減弱。為了加固節(jié)理裂隙，防止頂板離層，要早期及時臨時支護。

4.2 支護性能

對于地應力高、破碎圍巖的巷道，要想提升支護強度，必須做到每根錨桿的支護強度達到設計要求，并與地應力高的圍巖相匹配。

4.3 表面控制

合理有效的表面控制，可以減輕圍巖的碎脹變形程度，降低圍巖風化的范圍，保證支護系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，提高巷道的支護效果。

5 支護方案確定

1）新支護系統(tǒng)目標：錨桿、錨索錨固力的提高；錨桿、錨索預緊力的提高；表面支護強度的提高；錨桿、錨索支護強度適中。

2）新型錨桿支護方案設計

錨桿選型：整體耦合應力高位讓均壓錨桿。

錨桿參數(shù)：Φ22×2800mm，Q600礦用高強螺紋鋼，屈服強度為26t，抗拉強度為31t。

托盤參數(shù)：200*200*10 mm高強球型托盤。

安裝預緊力：6～8t。

讓壓裝置：最大讓壓距離30mm，讓壓點17～20t。

鉆孔直徑：Φ32mm。

樹脂錨固劑：采用msk2550錨固劑2支。

錨桿錨固力：大于錨桿破斷強度。

3）錨索支護

錨索類型：整體耦合高位讓均壓錨索。

錨索直徑：21.6mm×8200mm，最大破斷力50t。

錨索預緊力：15t以上。

樹脂錨固劑：K2550×1+Z2550×3。

鉆孔直徑：Φ32mm。

錨索錨固力：大于錨索破斷強度。

讓壓裝置：最大讓壓距離35mm，讓壓點26～30t。

錨索托盤：300×300×16mm的高強球型托盤。

6 效果

通過對井底車場的觀測，與之前支護強度和支護效果相比，研究成果顯著，將直接指導井底車場和其他主要硐室的設計和施工，避免工程施工的盲目性、留下巷道返修隱患，保障工程質(zhì)量，節(jié)省投資，提高工程施工效果；為后繼大采深、高地壓礦井的井底車場和其他主要硐室的支護設計和施工提供理論依據(jù)和技術指導；豐富和完善立井深部井底車場和主要硐室支護理論。

榮維?。?980—），男，畢業(yè)于安徽淮北煤炭師范大學，現(xiàn)就職于肥城礦業(yè)集團單縣能源公司。