錨網（梁、索）、噴聯合支護在巷道特殊地帶的支護應用

摘 要：本文主要介紹了煤礦掘進巷道在穿過（煤）層、松軟巖層等特殊地段時， 采用錨網、（梁、索） 、噴聯合支護的技術工藝實踐，通過對各種支護工藝的有效組合，有效的解決了復雜地段巷道的支護問題，確保了施工安全，并根據現場的實際情況，簡單分析了在不同的地質條件下采用錨桿、預應力錨索等聯合支護的技術原理，為類似巷道的支護提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞： 聯合支護 錨索 錨網 巷道穿層

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A

在巷道掘進施工中，經常遇到一些特殊地質條件，如巷道過斷層、煤層、大斷面巷道交岔口、松軟膨脹巖層、高廂及立眼下口等。在這些條件下，巷道圍巖的變形和破壞較為強烈，支護難度大，當支護設計不合理時，經常會發生冒頂垮塌，造成頂板事故。目前在煤礦穿（煤）層、松軟巖層以及巷道交岔點、高廂等特殊地段巷道時常用的支護形式有：料石砌碹、U型鋼拱形可縮性支架、錨噴支護、錨噴與砌碹聯合支護、錨噴與U型鋼拱形可縮性支架聯合支護，金屬棚支護等。上述幾種支護形式中，料石砌碹、U型鋼拱形可縮性支架、金屬棚支護屬于被動支護，支護成本較高，施工速度慢，受圍巖條件限制，易發生變形，支護效果不理想；采用棚式支護時，一般是加密棚子、補打點柱或架設抬棚，這種支護方式勞動強度大、材料費用高，而且支護效果差，不能有效控制圍巖的變形和破壞，保證巷道的安全狀態。而錨網、（梁、索）、噴聯合支護是主動支護，支護強度大，支護成本低，支護效果好，能夠快速、有效地解決上述特殊條件下巷道的支護問題。

錨桿支護技術從1955年開始在煤礦巷道中使用，經過多年的研究改進和工程實踐，已成為我國煤礦巷道的主要支護形式之一。特別是隨著錨網、梁（索）噴的組合使用，進一步增大了錨桿支護的應用范圍。在巖巷、半煤巖巷道、煤巷均得到廣泛應用。近年來，白龍山煤礦積極推廣應用高強度樹脂錨桿支護，在穿（煤）層、松軟巖層以及巷道交岔點、高廂及立眼下口等特殊地段巷道施工中采用錨網梁（索）噴聯合支護技術，取得了良好的支護效果和技術經濟效果。

1 錨網（梁、索）、噴聯合作用機理

1.1作用機理闡述

當錨桿伸入穩定巖層時，它可以將破壞區巖層與穩定巖層相連，阻止破壞巖層垮落，同時錨桿提供徑向和切向約束，阻止破壞區巖層擴容、離層、滑動，從而提高其承載能力。當錨桿不能伸入穩定巖層時，它的主要作用是在破壞區內形成次生承載層（擠壓加固拱），阻止上部破壞巖層擴容、離層，同時使圍巖深部巖層內的應力趨于平衡。金屬網、噴層主要是防止錨桿間的軟弱、破壞煤巖層掉落，保證擠壓加固拱的完整性。錨索支護技術主要是將一定長度的低松弛高強度鋼絞線配以專用錨具，通過樹脂或砂漿進行錨固，再通過液壓千斤頂在其尾部誘加預應力，達到對巷道頂板進行錨固支護的作用錨索除具有普通錨桿的懸吊作用、組合梁（拱）作用、楔固作用外，與普通錨桿不同的是對頂板進行深部錨固而產生強力懸吊作用，并且沿巷道縱軸線形成連續強支撐點，以大預緊力減緩頂板下沉。在采掘現場，對于圍巖松動圈大、節理發育、頂板破碎及偽頂較厚等頂板條件復雜的巷道.通過錨桿對松動圈內的圍巖頂板進行組合梁加固支護，再將錨索錨固到頂板深部，利用錨索的高承載力對巷道頂板進行錨固支護，使頂板內在錨桿支護下形成的組合梁的作用得到加強，同時錨索將容易離層塌落的頂板穩穩地懸吊在穩固的直接頂或老頂之下。錨索主要是將錨桿網支護形成的次生承載層與圍巖的堅固承載層相連，阻止因次生承載層失穩而引起的頂板垮落。預應力錨索和普通錨桿這樣相互補充，極大地改善了巷道的支護效果。

1.2錨桿（索）的幾個作用機理簡介：

1.2.1楔固作用

具有一定預應力的錨桿（索）可使破碎巖石緊密結成較大巖塊，于是較大巖塊間彼此會產生楔固作用，可使巷道頂板形成具有一定支撐力作用的拱。

1.2.2組合梁（拱）作用

這種作用機理認為，對于層狀頂板，由于錨桿（索）作用，較薄的各巖層組合成一個巖梁支于巷道兩幫之上，受上部巖層作用時，這個巖梁中的各層同時起支撐作用。

1.2.3懸吊作用

在巷道頂板適當位置存在較硬巖層時，錨固在該巖層上的錨桿（索）能將較松軟的巖層頂板懸吊在上部堅硬巖層上。這種作用機理適用于頂板上一定范圍內存在堅硬巖層，且要求錨桿（索）必須錨固到該巖層內定深度。

2錨網、（梁、索）、噴聯合支護在穿（煤）層巷道中的應用

2.1.工程概述

白龍山煤礦底板回風穿層上山為一條傾角為23°，斜長達約100m的巷道，巷道在施工過程中需要揭穿多層煤層，分別有12#、9#、8#、7#、6#煤層，且煤層均有瓦斯突出的危險傾向，8#煤層與9#煤層合并，煤厚平均5.2m，且工作面正遇到一個落差為1.5m的正斷層，斷層附近巖石破碎，7#煤層厚1.1m，6#煤層厚0.7m，7#煤層與8#煤層之間層間距4.1m，6#煤層與7#煤層之間層間距6.0m；煤層呈南北走向，傾向西，煤層傾角-8°，煤層呈Ⅱ類破壞類型。

如何對該穿層巷特別是對具有瓦斯突出危險且厚達5.2m的8#煤層段巷道進行有效支護，技術人員研究了很多方案，采取了很多措施，經反復研究論證探討，最終決定先在煤層中人工制造一個假頂，使用金屬骨架假頂作為臨時支護，巷道施工成矩形斷面，然而由于該處巷道應力集中，斷層發育，金屬骨架假頂遠不能承受頂板來壓，緊接著需馬上進行永久支護，那么，采取哪種永久支護方式最為安全妥當？經過反復論證，最終決定采用錨網、梁、索、噴聯合支護進行支護管理；為加強支護，再采用架棚支護作為補充支護；可以說，這個地點頂板的復雜性以及支護工作的難度和復雜性都是開了石壕煤礦頂板支護先河的。

2.1.2該段永久支護方式確定

巷道頂部采用錨網、梁、索、噴聯合支護方式進行支護管理，巷道幫壁采用錨網、噴支護方式進行支護管理。如圖1：錨桿、錨索聯合布置作用力示意圖

2.1.3支護參數、要求及材料規格

金屬網采用10#鉛絲制作的機制錨網，網格均為50mm×50mm。頂網：長×寬=3500mm×800mm；頂錨桿采用Φ18mm的螺紋鋼加工，錨桿長度為1800mm；幫網：長×寬=4000mm×800mm；幫錨桿采用Φ16mm的圓鋼加工，錨桿長度為1600mm，配合蝶型鐵墊板使用，規格為100mm×100mm×10mm；錨桿間排距均為700mm×700mm，錨桿間排距誤差±100mm；錨桿與巖面角度不得小于70°，錨桿外露長度不超過100mm，兩網間搭接不少于100mm，網與網連接必須采用14#鉛絲間隔200mm進行捆扎且必須連接可靠，錨網、鐵墊板必須貼緊巖面，螺帽上緊上齊。

樹脂：頂部錨桿配合2條CK2835型樹脂錨固劑使用，幫壁使用1條，施工錨桿時采用BK—30風動錨桿機打孔和攪拌錨桿。藥卷攪拌時間8—15秒鐘，錨桿勻速的推至孔底，不能搖晃，待8-15分鐘后再上緊墊板、螺帽。

錨梁參數要求：采用直徑12mm的圓鋼制作，全長3300mm，錨梁排距為700mm，要求施工時，錨梁壓緊兩錨網搭接處，鋪平鋪直，墊板緊壓錨梁。

錨索參數及施工要求：采用直徑15.24mm的鋼絞線制作，全長8000mm的3根，全長7500mm的2根，全長7000mm的3根，其余全長6000mm，共需20根，每根錨索使用3條樹脂藥卷，錨索托板尺寸：長×寬×厚在300mm×300mm×12mm以上，錨索的破斷力達10T以上。錨索施工在兩錨梁之間的空隙內，錨索與錨索之間的間距為1000mm，排距為1400mm，錨索采用“五花眼”布置，錨索外露長度不超過300mm。采用MQT-130型風動錨索機配合Φ28mm的鉆頭、Φ19mm的鉆桿進行打眼，根據錨索長度及位置需要進行眼孔施工，同時采用MQT-130型風動錨索機攪拌藥卷，攪拌樹脂藥卷8～15秒時將錨索勻速推至眼底后擰緊螺帽，同時嚴禁搖動錨索桿體，錨索使用MDY-180型錨索預應力張拉千斤頂張拉錨索預緊力，錨索端部施工在穩定巖層中。

噴漿要求：噴射混凝土厚度為50mm，分2～3次噴至規定厚度，以噴漿厚度能夠覆蓋所有錨、網、梁為原則，未能覆蓋須進行補噴。

2.1.4支護效果檢驗

采用上述支護加固措施后，巷道支護得到有效的解決，巷道的安全狀況得到可靠保證，以此看來，采用這樣的聯合支護方式對穿層巷的頂板管理是切實有效的。

參考文獻

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