郝守田 李武林 張清忠

（山東能源龍礦集團(tuán)，山東 龍口 265700）

梁家煤礦隨著采場范圍的不斷擴(kuò)大和開采層位的不斷延伸，巷道支護(hù)難度進(jìn)一步加大，支護(hù)成本居高不下，回采過程中三軟條件下的兩巷變形劇烈，給安全生產(chǎn)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化工作以及綜合成本造成很大影響。為探索合理有效的支護(hù)形式，進(jìn)行了以下針對性試驗(yàn)研究。

1 “三小”支護(hù)技術(shù)

梁家煤礦存在麻花錨桿孔粗桿細(xì)、桿體不能有效制約錨桿孔收縮變形和圍巖的剪切破壞以及錨固端強(qiáng)度不足、錨固力低、巷道返修率高等問題，為此，在4202 上順等巷道進(jìn)行了“三小”試驗(yàn)。通過試驗(yàn)，證明“三小”錨桿施工工藝省勁、工時(shí)短、錨桿的錨固力顯著提高，提高了錨噴巷道的單進(jìn)和安全程度。

1.1 使用的工具及材料

鉆孔工具為煤鉆頭、麻花鉆桿及煤電鉆，所選鉆頭直徑比鉆桿直徑大2mm。錨桿為Φ18mm×2250mm 麻花錨桿和Φ18mm×2250mm等強(qiáng)螺紋鋼錨桿，錨固劑為Φ35mm×400mm 和Φ26mm×600mm 兩種凝固時(shí)間和藥量相同的樹脂錨固劑。采用錨桿測力計(jì)和風(fēng)動扳手檢測預(yù)緊力，利用鋼管、錨索及錨索張拉機(jī)具加工的大量程（400kN）錨桿拉力器檢測錨固力。

1.2 4202 上順“三小”施工中的對比

（1）錨桿孔用時(shí)測試

4202 上順為煤4 煤巷，鉆孔高度0.8～1.5m。在同一個(gè)地點(diǎn)，施工錨桿孔的為固定的三個(gè)人。提前安裝好鉆頭，定好眼位，并破除表層噴體。錨桿孔的深度均為2.2m。

A 組： 在 聯(lián) 絡(luò) 巷 右 幫， 施 工6 個(gè) 孔。 ① Φ30mm 鉆 桿 配Φ32mm 鉆 頭， 用 時(shí)12min。②Φ38mm 鉆桿配Φ42mm 鉆頭，用時(shí)9min。

B 組： 在4202 上 順 左 幫， 施 工3 個(gè) 孔。① Φ26mm 鉆 桿 配Φ28mm 鉆 頭， 用 時(shí)9min。② Φ28mm 鉆桿配Φ30mm 鉆頭，用時(shí)7min。③ Φ38mm 鉆桿配Φ42mm 鉆頭，用時(shí)7min。

（2）錨桿預(yù)緊力測試

在4202 上 順 聯(lián) 絡(luò) 巷A 組 的 時(shí) 候， 對Φ18mm×2250mm 麻花錨桿和Φ18mm×2250mm等強(qiáng)螺紋鋼錨桿的預(yù)緊力進(jìn)行了測試。在錨桿上安裝錨桿測力計(jì)，同一個(gè)人使用風(fēng)動扳手上螺帽至上不動為止。

① Φ18mm×2250mm 麻花錨桿，錨桿測力計(jì)的指針讀數(shù)為25kN。

② Φ18mm×2250mm 等強(qiáng)螺紋鋼錨桿，錨桿測力計(jì)的指針讀數(shù)為15kN。

（3）錨桿錨固力測試

A 組在聯(lián)絡(luò)巷右?guī)?，?8mm×2250mm 麻花錨桿和Φ18mm×2250mm 等強(qiáng)螺紋鋼錨桿均安裝3 根：一個(gè)錨固劑的各一根，兩個(gè)錨固劑的各兩根。① Φ30mm 鉆桿配Φ32mm 鉆頭施工的錨桿孔，使用Φ18mm×2250mm 等強(qiáng)螺紋鋼錨桿和Φ26mm×600mm 樹脂錨固劑。一個(gè)錨固劑的錨桿錨固力沒有測試，只測試兩個(gè)錨固劑的一根錨桿，且錨固力只有35kN。② Φ38mm 鉆桿配Φ42mm鉆頭施工的錨桿孔，使用Φ18mm×2250mm 麻花錨桿和Φ35mm×400mm 樹脂錨固劑。一個(gè)錨固劑的錨桿錨固力為50kN，兩個(gè)錨固劑的錨桿錨固力70kN。

B 組在4202 上順左幫，只對Φ26mm 鉆桿配Φ28mm 鉆頭和Φ28mm 鉆桿配Φ30mm 鉆頭施工的錨桿孔安裝了Φ18mm×2250mm 等強(qiáng)螺紋鋼錨桿：一個(gè)錨固劑的各一根，兩個(gè)錨固劑的各兩根。① Φ26mm 鉆桿配Φ28mm 鉆頭施工的錨桿孔，一個(gè)錨固劑的錨桿錨固力為80kN，兩個(gè)錨固劑的錨桿錨固力分別為110kN 產(chǎn)生位移和100kN 張拉機(jī)具錨索拉斷。② Φ28mm 鉆桿配Φ30mm 鉆頭施工的錨桿孔，一個(gè)錨固劑的錨桿錨固力為80kN，兩個(gè)錨固劑的錨桿因張拉機(jī)具錨索拉斷而沒有拉。

1.3 試驗(yàn)結(jié)論

綜合兩種巷道鉆孔所用時(shí)間，在巖巷中施工錨桿孔，Φ28mm 鉆頭和Φ30mm 鉆頭比Φ42mm 鉆頭快。而在煤巷中施工時(shí)，Φ28mm 鉆頭和Φ30mm鉆頭與Φ42mm 鉆頭相近。Φ18mm×2250mm 麻花錨桿比Φ18mm×2250mm 等強(qiáng)螺紋鋼錨桿的預(yù)緊力大。

兩種巷道錨固力測試情況是：Φ28mm 鉆頭和Φ30mm 鉆頭施工的錨桿孔安裝Φ18mm×2250mm等強(qiáng)螺紋鋼錨桿比Φ42mm 鉆頭施工的錨桿孔安裝Φ18mm×2250mm 麻花錨桿的錨固力平均提高27.5kN，錨固力顯著提高。

Φ28mm 鉆頭和Φ30mm 鉆頭與Φ42mm 鉆頭施工錨桿孔和安裝錨桿相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：每部鉆施工錨桿孔和安裝錨桿時(shí)可節(jié)省1 個(gè)人；28mm 鉆頭比Φ42mm 鉆頭耐磨，尤其巖巷更明顯；因小鉆頭阻力矩小，不易造成憋鉆和減少扭傷施工人員手脖子的可能；鉆孔產(chǎn)生的粉末少，粉塵小；勞動強(qiáng)度??；鉆頭耐磨；錨固力也提高了。

2 錨網(wǎng)注漿立體支護(hù)試驗(yàn)

為有效控制回采動壓影響破碎區(qū)域巷道的支護(hù)，降低支護(hù)成本，借鑒4105 下順（如圖1所示）支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，在施工過程中決定加強(qiáng)錨網(wǎng)噴形成的加固拱強(qiáng)度，形成錨桿—圍巖的共同承載結(jié)構(gòu)，改善錨固體力學(xué)性能，提高錨固體峰值強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度，控制圍巖塑性區(qū)、破碎區(qū)發(fā)展，促使巷道圍巖由不穩(wěn)定狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變，決定試驗(yàn)錨網(wǎng)注立體支護(hù)技術(shù)。目前煤4 二采回風(fēng)上山已進(jìn)入正常層位施工，設(shè)計(jì)支護(hù)形式為雙層錨網(wǎng)噴帶料石底拱支護(hù)，即一次支護(hù)頂板為Φ18mm×2250mm的麻花錨桿、幫部為Φ14mm×2250mm 的麻花錨桿，二次支護(hù)均為Φ18mm×2250mm 的麻花錨桿，一、二次支護(hù)間排距均為800mm×800mm。

圖1 4105 下順巷道斷面

2.1 使用錨桿及支護(hù)參數(shù)、施工設(shè)備

采用Φ18mm×2250 ～2500mm 的麻花錨桿（或選用Φ18mm×2250mm 的螺紋鋼錨桿），頂板錨桿間排距為650mm×650mm，兩幫為650mm×650mm，配合長度1.2m 左右的Φ20mm注漿錨桿。注漿錨桿采用設(shè)備倒楔子固定，在管口段車絲，便于安裝錨盤固定。頂板錨桿排拒1.0m，自頂板中央布置第一支，分別向兩側(cè)各布置一根，頂板共均勻布置3 支注漿錨桿。巷道上幫、下幫各施工3 排錨桿，第一排位于巷頂下1.0±0.1m（斜向上方施打，與水平方向的夾角為15 ～30° ±10°），第二排位于巷頂下2.2±0.1m（水平±10°），第三排位于巷頂下3.2±0.1m（斜向下方施打，與水平方向的夾角15 ～30°±10°）。注漿孔排距為1.0±0.1m，幫部注漿錨桿五花布置（如圖2所示）。

圖2 4105 下順巷道錨桿布置圖

注漿設(shè)備使用BAC1-16 開關(guān)及TBW-50/15 型泥漿泵，采用風(fēng)煤鉆或錨桿鉆機(jī)施工錨桿孔，采用水泥—水玻璃單液注漿，水灰比=1:1，即每袋水泥（50kg）配水50L，加水玻璃1.3～1.72L。注漿液配好后，用泥漿泵通過高壓膠管向注漿錨桿內(nèi)注漿，注至壓力應(yīng)保證達(dá)到1.5MPa，單孔注漿量最多為10 袋水泥。

2.2 施工工藝和施工方法

巷道爆破落矸，扒裝機(jī)出矸結(jié)束后，施工間排距650mm 的長錨桿并敷設(shè)金屬網(wǎng)，然后初噴，初噴厚度70mm，嚴(yán)禁露網(wǎng)。再施工注漿錨桿，采用倒楔子固定并在孔口加木楔子，用破布包裹注漿錨桿外露部分，安裝錨盤但不緊固，錨盤下安裝封口木楔防止注漿時(shí)漏漿。

3 結(jié)語

針對梁家煤礦在三軟煤層回采巷道施工過程中，巷道變形嚴(yán)重影響生產(chǎn)的問題，實(shí)施了“三小”支護(hù)技術(shù)和麻花錨桿支護(hù)系統(tǒng)參數(shù)及施工工藝的優(yōu)化改進(jìn)為主的試驗(yàn)研究。在巷道的回采周期內(nèi)，頂?shù)装逡平?、兩幫移近量符合生產(chǎn)需要，巷道返修率大幅度降低，巷道支護(hù)難題得到了一定程度的緩解。