陳根生+劉樂枝

【摘 要】淮南礦業(yè)集團顧北煤礦南翼采區(qū)系統(tǒng)巷道不僅斷層多，而且地質(zhì)條件復(fù)雜，巷道頂板多為泥巖及砂泥巖互層結(jié)構(gòu)，并且其間還夾有多層煤線，采區(qū)系統(tǒng)巷道多采用外錨內(nèi)架復(fù)合型支護，不僅成本高，且平均月進(jìn)度也只有80m左右。為降低材料消耗，提高掘進(jìn)效率，在-705m南翼6煤底板軌道大巷采取全錨支護。本文以該巷道為例，介紹該巷道所采取的新型支護材料以及巷道的支護參數(shù)，采用后該支護方式后， 月單進(jìn)較以前提高30m，巷道支護后圍巖穩(wěn)定性得到有效控制，且降低了材料消耗，支護效果較為理想。

【關(guān)鍵詞】全長錨固 中空錨桿 支護

中圖分類號：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.15.209

一、概述

淮南礦業(yè)集團顧北煤礦南翼采區(qū)系統(tǒng)巷道不僅斷層多，而且地質(zhì)條件復(fù)雜，巷道頂板多為泥巖及砂泥巖互層結(jié)構(gòu)，并且其間還夾有多層煤線，采區(qū)系統(tǒng)巷道多采用外錨內(nèi)架復(fù)合型支護。而復(fù)合型支護不僅成本高，而且進(jìn)度慢，在綜掘條件下，平均月進(jìn)度也只有80m左右。本文以顧北煤礦-705m南翼6煤底板軌道大巷為例，介紹該巷道采用的中空錨桿、錨索以及掘后注漿等參數(shù)及施工工藝。

二、地質(zhì)條件分析

-705m南翼6煤底板軌道大巷巖性主要為砂質(zhì)泥巖、泥巖、粉細(xì)砂巖及4-2、4-1煤層等，煤（巖）層裂隙、滑面發(fā)育。巷道及附近地質(zhì)條件復(fù)雜，（煤）巖層產(chǎn)狀變化大，主要構(gòu)造有斷層和小褶曲，設(shè)計巷道將要穿過斷層及構(gòu)造較多，根據(jù)掘進(jìn)揭露情況看，圍巖分層多，掘進(jìn)時易離層、冒落，造成巷道表面凹凸不平，錨桿錨索外錨端受力狀況差，易導(dǎo)致支護體支護失效。

三、新型全長錨固支護材料性能特點

3.1 高強度中空注漿錨桿力學(xué)參數(shù)及性能特點

1.桿體材質(zhì)為40Cr，屈服強度為480MPa，抗拉強度為540MPa，與牌號BHRB400的錨桿力學(xué)性能指標(biāo)相近。

2.施工方便。使用普通的錨桿鉆機就可以進(jìn)行錨桿支護，現(xiàn)場施工不會影響施工速度。

3.能夠?qū)崿F(xiàn)注漿功能。不需要重復(fù)施工注漿孔安裝注漿管，可實現(xiàn)全長錨固及對圍巖注漿加固。

3.2 中空注漿錨桿力學(xué)性能測試

試驗的為MZGK180—42/25型中空注漿錨桿，錨桿參數(shù)為直徑25mm，壁厚5.5mm。表3-1抗拉強度測試結(jié)果統(tǒng)計。

根據(jù)上述測試結(jié)果，新型中空錨桿平均屈服強度為481.2MPa，抗拉強度為540.7MPa，延伸率為19.9%，最大抗拉力平均182.2KN，這與牌號BHRB400的錨桿力學(xué)性能指標(biāo)相近，最大抗拉力與該牌號Φ20mm的錨桿相近，滿足MT 146.2-2002規(guī)程所要求的力學(xué)性能。

四、支護方案設(shè)計

4.1 鋼筋網(wǎng)背護

采用Φ6.5mm鋼筋焊接的鋼筋網(wǎng)背護圍巖表面，鋼筋網(wǎng)網(wǎng)眼為100×100mm，相鄰鋼筋網(wǎng)相互搭接，搭接長度不小于100mm，并在搭接處用14號鐵絲扎牢。

4.2 常規(guī)錨索支護

確定錨索長度的主要依據(jù)是頂板巖性結(jié)構(gòu)，由于該巷道寬度為6m，而迎頭頂板巖性為砂質(zhì)泥巖及泥巖結(jié)構(gòu)，根據(jù)自然冒落拱理論，錨索規(guī)格設(shè)計為Φ21.8×6300mm（若頂板5m以上巖層為泥巖，則錨索規(guī)格調(diào)整為Φ21.8×7300mm），錨索間距：1600mm，常規(guī)錨索布置方式：“5-0”布置，即每隔排布置，每排布置5根常規(guī)錨索，巷道正頂布置一根，然后按間距1.6m呈放射狀向兩側(cè)拱肩部布置。常規(guī)錨索孔徑：Φ32mm，錨索孔深：6000mm，每根常規(guī)錨索放置3卷Z2360樹脂錨固劑，常規(guī)錨索緊跟迎頭施工，張拉預(yù)緊力不小于120KN。

4.3 中空注漿錨索支護

注漿錨索規(guī)格設(shè)計為Φ22×6300mm（若頂板5m以上巖層為泥巖，則注漿錨索規(guī)格調(diào)整為Φ21.8×7300mm），注漿錨索布置方式：“5-0”布置，即每隔排布置，每排布置5根注漿錨索，巷道正頂布置一根，然后按間距1.6m呈放射狀向兩側(cè)拱肩部布置。中空注漿錨索孔徑：Φ32mm，注漿錨索孔深：6000mm，每根錨索放置3卷Z2360樹脂錨固劑，張拉預(yù)緊力不小于100KN。

4.4 噴漿

為了防止中空錨桿和中空錨索注漿時漏漿，對巷道進(jìn)行噴漿，噴漿材料選用普通水泥。噴漿噴層厚70～100mm（保證中空錨桿外露長度不小于20mm）。

4.5中空錨桿注漿

中空錨桿注漿材料為普通水泥，注漿壓力：3～4MPa，注漿穩(wěn)壓時間3～5分鐘，注漿順序：由兩幫底角到頂板，中空錨桿注漿在巷道復(fù)噴漿后進(jìn)行。

4.6中空錨索注漿

中空錨索注漿材料仍為普通水泥，注漿壓力：6～8MPa，注漿穩(wěn)壓時間3～5分鐘，中空錨索注漿在中空錨桿注漿后進(jìn)行。

五、支護效果監(jiān)測

5.1 試驗概況

為了對比試驗效果，在-705m南翼6煤底板軌道大巷選取了100m巷道進(jìn)行新型全長錨固支護試驗。

5.2 注漿效果窺視情況

為掌握巷道注漿效果，在-705m南翼6煤底板軌道大巷注漿試驗段采用窺視儀對巷頂幫圍巖進(jìn)行了窺視。

在錨固范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)明顯裂隙，說明通過注漿方法實現(xiàn)全長錨固能對圍巖起到有效加固作用。

5.3 礦壓觀測

為了掌握不同支護效果，在-705m南翼6煤底板軌道巷新型全長錨固試驗段和外錨內(nèi)架支護段分別進(jìn)行了圍巖表面位移觀測。

全長錨固段頂板下沉量僅25mm，底鼓量67mm，兩幫移近量80mm。外錨內(nèi)架段頂板下沉量53mm，底鼓量173mm，兩幫移近量118mm。上述觀測結(jié)果可以看出，全長錨固段巷道圍巖變形明顯比外錨內(nèi)架小。

5.4 經(jīng)濟效益分析

根據(jù)試驗統(tǒng)計，100m全長錨固支護段共消耗共61噸，月進(jìn)尺達(dá)到（月進(jìn)度100～110m）。外錨內(nèi)架段采用普通錨桿、常規(guī)錨索與U型棚聯(lián)合支護，巷道掘出后，首先在拱基線以上區(qū)域施工錨桿，錨桿間排距800×800mm，每排9根普通錨桿，3根常規(guī)錨索，常規(guī)錨桿規(guī)格Φ22×2500mm，常規(guī)錨索規(guī)格Φ21.6×6300mm，U型棚棚距600mm，月進(jìn)尺80m左右。

外錨內(nèi)架支護每米成本5844元，而全長錨固支護每米材料成本僅需3134元。

六、結(jié)論

不同支護效果試驗結(jié)果表明，采用外錨內(nèi)架復(fù)合支護，每米支護材料成本5844元，月進(jìn)度僅70m～80m；全長錨固支護，每米支護材料成本3744元，月進(jìn)度可達(dá)100m～110m；說明外錨內(nèi)架復(fù)合支護不僅支護成本高，而且成巷速度慢。此外，從礦壓監(jiān)測結(jié)果看，全錨支護明顯優(yōu)于外錨內(nèi)架，錨固可靠。endprint