淺談錨栓錨索聯(lián)合支護(hù)在復(fù)合層頂板的應(yīng)用

大同煤礦集團(tuán)公司挖金灣煤業(yè)公司到現(xiàn)在已有50年開采歷史，屬于一個(gè)老礦，隨著采掘工作面的不斷延伸，開采深度的不斷增加，頂板條件逐漸由堅(jiān)硬頂板向復(fù)合層頂板變化，而且頂板破碎帶較多，上覆采空區(qū)積水及層間距變小造成頂板淋水大，以往在堅(jiān)硬頂板條件下采用的普通錨桿支護(hù)已不能滿足現(xiàn)有頂板的實(shí)際情況，好多地方因支護(hù)效果差造成頂板離層下沉，最后不得不采用架棚維護(hù)頂板，浪費(fèi)大量人力和材料，降低了掘進(jìn)速度，而且給綜采的正常生產(chǎn)帶來很大困難，給安全生產(chǎn)帶來很大的威脅。因此我礦組織技術(shù)人員學(xué)習(xí)先進(jìn)的支護(hù)方式，并結(jié)合14#-3層416盤區(qū)破碎復(fù)合層頂板的實(shí)際情況，進(jìn)行錨栓、預(yù)應(yīng)力錨索的聯(lián)合支護(hù)方式，必要時(shí)加掛菱形金屬網(wǎng)，當(dāng)破碎嚴(yán)重時(shí)采用螺紋綱全錨和預(yù)應(yīng)力錨索的聯(lián)合支護(hù)方式等先進(jìn)的支護(hù)技術(shù)應(yīng)用。通過幾條巷道的支護(hù)采用了新技術(shù)，在頂板破碎處再也沒有發(fā)生離層、下沉和漏頂現(xiàn)象。實(shí)踐證明在頂板裂隙發(fā)育破碎的情況下，采用錨栓、預(yù)應(yīng)力錨索的聯(lián)合支護(hù)方式并加掛金屬網(wǎng)或采用螺紋綱壘錨和預(yù)應(yīng)力錨索的聯(lián)合支護(hù)方式能夠滿足支護(hù)要求，大大提高了掘進(jìn)速度，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效果顯著。

一、錨栓，預(yù)應(yīng)力錨索的聯(lián)合支護(hù)的原理

當(dāng)煤層巷道掘進(jìn)時(shí)，圍巖應(yīng)力重新分布，出現(xiàn)應(yīng)力集中區(qū)，出現(xiàn)頂板離層下沉，并逐漸破裂，破裂帶由淺部逐漸向深部發(fā)展，頂板巖層松動(dòng)，直至冒落。錨桿的作用在于改善圍巖受力狀態(tài)，抑制裂隙的進(jìn)一步擴(kuò)展，阻止頂板無限下沉，加固松動(dòng)的巖層，從而在頂板松動(dòng)圈內(nèi)形成一個(gè)具有承載能力的結(jié)構(gòu)體。錨索除具有普通錨桿的擠壓作用、組合作用和懸吊作用外，還對(duì)頂板進(jìn)行深部錨固，產(chǎn)生強(qiáng)大的懸吊作用，并沿巷道走向形成對(duì)頂板的連續(xù)支撐點(diǎn)，產(chǎn)生較大預(yù)緊力以減緩頂板下沉。復(fù)合層頂板支護(hù)的難度在于上下層間的結(jié)合力低，有軟夾層地質(zhì)弱面存在，普通錨桿無法錨固在穩(wěn)定的巖層中，承載能力有限，而且軟夾層本身的松動(dòng)膨脹也會(huì)對(duì)下位巖層形成較大的垂直載荷，加上受采動(dòng)影響，易造成錨桿與錨固頂板整體垮落。錨栓、預(yù)應(yīng)力錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用克服了單純錨桿或單純錨索支護(hù)的弊端，通過錨索在上部穩(wěn)定巖層與下部承載結(jié)構(gòu)體之間建立牢固聯(lián)系，使得在錨桿支護(hù)下形成的具有一定承載能力的結(jié)構(gòu)體得到極大加強(qiáng)，同時(shí)錨索將容易離層的、塌落的巖層懸吊在穩(wěn)定的老頂巖層上。錨桿與錨索的聯(lián)合支護(hù)應(yīng)用有效地改善了沿煤層巷遭的支護(hù)效果。

二、錨栓、預(yù)應(yīng)力錨索的聯(lián)合支護(hù)在實(shí)際中的應(yīng)用

1、頂板基本情況

該礦14#-3層416盤區(qū)頂板屬于典型的-復(fù)合層頂板，其中部分頂板屬淋水大破碎帶較多復(fù)合層頂板，煤層厚度一般在2.6米3.5米之間。中有1-3層夾石，一般為兩層夾石，煤層傾角2°-4°，基本頂上部為灰白色細(xì)砂巖，下部為灰白色中砂巖，水平層理發(fā)育，一般厚度1.66m。直接頂上部灰色細(xì)砂巖，下部灰色粉砂巖，水平層理一般厚度1.6m，偽頂為灰黑色粉砂巖，性脆、易碎。

2、頂板支護(hù)方式

在掘進(jìn)14#-3層416盤區(qū)軌道巷時(shí)巷道寬度為3.2 m，支護(hù)方式為錨栓3排，間排距均為0.8m;錨索2排，排距0.8m，間距為1.6m邁步式布置。頂板為復(fù)合層頂板，基本無偽頂，直接頂較完整，只采用錨拴錨索聯(lián)合支護(hù)，錨拴長度為1.7 m，直徑為18mm的螺旋頭錨桿，錨固劑采用中速凝固樹脂藥卷一個(gè)，采用端頭錨固的形式，錨索長度為4.6m，直徑為15.24mm的低松弛鋼絞線，錨固劑采用快速凝固和中速凝固樹脂藥卷各一個(gè)，采用端頭錨固的形式，不用掛網(wǎng)及壘錨支護(hù)就能維護(hù)頂板。但在掘進(jìn)14#-3層416盤區(qū)21624巷道時(shí)按此支護(hù)方式則發(fā)生漏頂事故，當(dāng)時(shí)巷道寬度為4.1 m，支護(hù)方式為錨栓4排，間排距均為0.8m;錨索2排，排距1.6m，間距為1.6m邁步式布置，即每1.6m打一根錨索，頂板為復(fù)合層頂板，但頂板淋水較大，破碎帶教多。后來再往里掘進(jìn)時(shí)錨索間距改為1.6m并列式布置，即1.6m打兩根錨索，對(duì)于破碎帶較多、塌落嚴(yán)重及斷層處采用頂板壓網(wǎng)的方式維護(hù)，效果較好，再?zèng)]有發(fā)生漏頂事故。在掘進(jìn)14#-3層416盤區(qū)21622巷時(shí)頂板破碎帶較多，屬于典型的復(fù)合層破碎頂板，巷道寬度為4.1 m，支護(hù)方式為錨栓4排，聞排距均為0.8m;錨索2排，排距1.6m，間距為1.6m并列式布置，錨拴采用長度為2.0 m、直徑為1.6mm的螺紋鋼錨桿進(jìn)行全錨支護(hù)，錨拴托板采用普通水泥托板，長度為0.6m，錨固劑采用快速凝固和中速凝固樹脂藥卷各一個(gè)，即與錨索用錨固劑相同。錨索長度仍為4.6 m，錨索托板采用11#礦用工字鋼，長度為0.8m。

3、支護(hù)效果

在14#-3層416盤區(qū)采用了錨桿，錨素、金屬網(wǎng)及全錨等聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，頂板得到了有效的維護(hù)，防止了頂板的下沉和破碎帶的塌落，避免了復(fù)合層頂板的下沉現(xiàn)象，確保了作業(yè)人員和設(shè)備的安全，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

三、經(jīng)濟(jì)效益

1、錨索在整個(gè)支護(hù)過程中發(fā)揮著重要作用，使直接頂與老頂之間緊密的結(jié)合在一起，克服了錨桿較短不能與老頂錨固在一起，端錨不能固定破碎的復(fù)合層，有效地解決了復(fù)合頂板冒落的問題。

2、錨桿，金屬網(wǎng)和錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)工序簡單，施工方便，支護(hù)費(fèi)用低，同時(shí)還可以與其他支護(hù)材料組合成各種支護(hù)形式。這種聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在回采巷道中應(yīng)用，不需要進(jìn)行二次支護(hù)，有效的提高了巷道斷面利用效率。

3、錨桿、金屬網(wǎng)和錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在巷道支護(hù)中經(jīng)濟(jì)效益顯著，降低了支護(hù)費(fèi)用，降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了掘進(jìn)速度，保證了安全生產(chǎn)，應(yīng)用前景非常廣闊。