大斷面、聯合支護技術在深井中的應用

李姜山

摘 要：錨網索噴支護加固圍巖是加固自身強度的新型工藝，合理利用錨網索噴支護能夠達到理想的支護效果，確保安全生產。文章從巷道破壞原因、錨網索噴聯合支護機理等分析出發，對大斷面、聯合支護技術在深井中的應用作深入分析，以期對技術應用和行業同仁有所幫助。

關鍵詞：礦井；錨網噴支護錨；巷道；應用

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）14-0034-02

隨著礦井的大型化、開采深度的增加及開采力度的加大，礦井巷道斷面也在變大，巷道的破壞程度增大，維護費用隨之增加。為了實現大斷面高強度支護，一次性投入之后巷道返修率少，達到巷道成本合理化。經實踐，增強支護效果可以有效地控制圍巖變形，降低支護投入，提高了礦井經濟效益。

1 巷道破壞原因

巷道斷面增大，壓力隨之變大，面對如此之大的壓力，給礦井安全生產帶來了隱患，經實踐分析，巷道破壞成因主要有以下幾方面：

①重力應力場壓力大，加上煤系地層顯著的軟巖特征，造成重力應力場應力值高，作用在支護結構上的重力載荷大，當支護結構承受不了重力該荷載作用時，必然產生變形，破壞巷道支護結構。

②地質構造復雜，層里柱發育，斷層較多，因此原巖構造應力大。

③煤層底板至巷道頂板的覆巖結構中，以泥巖和粉砂巖為主，其中泥巖易層理發育，強度低，風化速度較快，遇水具有泥化性，自穩時間短、性能差。

④采動影響是巷道破壞的最主要原因之一。

2 錨網索噴聯合支護機理

①開掘巷道后，圍巖應力隨巷掘進進度而變化。由三向受力狀態變為二向受力狀態。高強度錨桿，具有錨固巖體力學的性能，使松動圈內的巖體受力平衡，有效的控制圍巖塑性區和破碎區的發展，最終達到巷道圍巖穩定的目的。

②采用鋼筋網提高了圍巖面的抗拉變形通力，有效控制圍巖的變形量，同時通過鋼筋網形成一個有機的支護體，整體支護能力得到提高。

③錨索支護是目前最可靠的一種支護手段，具有錨固深度大，承載能力強的優點。圍巖預應力較大時，能將巷道的圍巖應力由暴露面向深部圍巖轉移，使圍巖深部受力，達到平衡狀態，因而可獲得很理想的支護效果。

④暴露面破碎煤巖體經噴栓后重新膠結成一體，使錨桿、錨索的錨固力更加牢固可靠，圍巖承載能力整體化，巷道圍巖不易變形等優點。煤巖穩定性差，應加大噴厚，但厚度是有限的，過厚其柔性值下降，脆性值增加，噴層容易出現圍巖離層，導致圍巖形成的承載結構失衡，破壞巷道。

3 支護方案的實施

巷道斷面參數的確定，巷道為半圓拱型斷面凈寬5.47 m，直墻高1.6 m，采用錨網索噴支護參數支護包括錨、網、索、噴支護。

①錨桿采用樹脂加長預應力錨固錨桿，間排距為950×1 100 mm，錨桿盤要緊貼煤壁，錨桿外露長度為4 cm，整個施工過程嚴禁空頂作業，錨桿眼要位置準確，與煤壁盡量垂直，夾角≥75 ？觷，打眼應按由外向里、先頂后幫的順序依次進行。在作業過程中，頂板支護是重中之重，與安全生產密切相關的還有兩幫支護，若不及時或支護不好，兩幫受力大，極易片幫，承載能力相對下降，松動圈變大，出現肩窩下沉、斷裂的現象，頂板跨距隨之增大。因此，必須及時加強兩幫支護。圍巖破碎時及時使用錨桿超前支護。

②金屬網鋼度和網筋強度必須滿足巷道的支護要求，具有一定的抗彎、抗剪能力。可選用1 100×2 000 mm鋼筋網。網片大小要合適，作業人員使用方便。最后用錨桿托盤壓緊金屬網梁。

③錨索間排距為1 900×2 200 mm。錨索端頭托梁采用“工”字鋼或槽鋼，長度不小于500 mm打眼后檢查錨索眼質量，不合格的及時處理；打錨索眼時，要注意觀察鉆進情況，發現異常時，必須迅速閃人，防止斷釬傷人。巷道支護高度已經超過3 m，必須設有腳手架或搭設工作平臺，工作平臺要牢固可靠。樹脂錨固劑凝固1 h后進行張拉和頂緊上托盤工作。

④噴砼時，施工人員必須站在施工地點的上方支護完好處，噴漿順序由上向下依次進行，嚴格執行“敲幫問頂”制度，及時處理掉頂板及兩幫的危巖活石，并指定專人監護頂板，如發現巷道壓力突然增大，必須立即停止施工，按避災路線撤出人員。噴射混凝土厚度120 mm，鋪底100 mm，混凝土等級C20。注漿時因故停水時要停止作業，防止設備發生事故。減少巷道圍巖受水侵蝕，提高巷道圍巖的穩定性能。

4 支護效果

巷道支護質量好與壞直接影響服務年限及維修費用。巷道支護質量低劣，投入使用期間要進行多次維修，在安全上帶來危害，經濟上也不合理，錨、網、索、噴聯合支護人工成本和前期材料成本投入大，但此巷道服務年限長，采用錨、網、索、噴聯合支護效果好，綜合費用低，能夠滿足大斷面巷道生產需要。

5 錨、網、索、噴聯合支護的質量保證措施

①必須使用有煤礦安全標志的錨桿、錨索、樹脂錨固劑不合格材料嚴禁使用。

②整個施工過程嚴禁空頂作業，掘進后，必須首先打頂錨桿進行臨時支護。掛網前，必須對巷道進行整形，符合設計斷面尺寸要求時方可掛網。巷道施工嚴格按要求進行封幫封頂，鋼筋網必須緊貼煤壁。錨桿外露長度1～4 cm。施工期間不得使用頂板錨桿起吊重物。變質的樹脂錨固劑嚴禁使用。

③錨桿眼間排距允許誤差±100 mm，每排錨桿布置在一個平面內。作業時因頂板破碎或片幫造成巷道超高或超寬時，必須打補錨桿進行補強。

④網間壓接80 mm

⑤錨索安裝后需張拉，發現不達標的錨索，及時補打合格錨索。發現預緊力下降，及時二次預緊。

錨桿是錨、網、索、噴聯合支護體系中最主要的承載結構，其支護質量的好壞，與礦井安全生產密切相關。為了保證施工質量，在噴栓前必須建立了錨固力測試機構及相應的管理制度，須對錨固力進行抽檢采取邊施工、邊觀測，及時對量測的數據加以分析、判斷，并把測量的結果及時做好記錄。每次抽樣一組，每組3根錨桿進行測試，要求每根錨桿的拉拔力都在180 kN以上，測試的數據及時記錄，如發現檢測不合格的錨桿，及時在其周圍打補錨桿，為防止失效錨桿被錨固力測力計拉出來，要求做拉拔試驗時，被測錨桿附近嚴禁站人，拉拔試驗測試后及時將螺母擰緊擰牢。

質量是安全的基礎，安全是生產的保障，只有質量標準化建設搞得好，做得實，安全生產才有保障，生產秩序才不能被打亂。

6 錨、網、索、噴聯合支護與金屬支護比較

①掘進后采用錨、網、索、噴支護可以及時打補頂錨桿，有效地控制頂板，屬于主動支護。掘進后采用金屬支架支護空頂時間長，具有頂板冒落的隱患，屬于被動支護。

②掘進巷道需人工運料，采用錨、網、索、噴聯合支護的巷道運料時，支護材料體積小、重量輕方便運輸的優點。采用金屬支架支護的巷道運料時，因重量大，運輸費時費力，增加勞動強度，且架棚需多人配合操作，施工速度慢。

③錨、網、索、噴聯合支護是目前較先進的支護工藝，由錨桿加固圍巖，在由錨索使圍巖深處受力，共同支撐巷道具有安全可靠性。

7 錨網索噴支護技術需要注意的問題

由于地質條件較復雜，在采用錨網索噴支護技術時，需精確了解圍巖結構和煤層厚度變化的情況，如若發生較大變化時，及時調整其參數值和支護形式。地質條件變化時，幫頂比較難維護。片幫和圍巖松動將影響圍巖的自承能力達到最大值。兩幫片落嚴重時會出現整體支護失穩，因此兩幫管理不能松懈。

8 結 語

大斷面巷道采用錨、網、索、噴聯合支護這一主動支護形式，能夠有效的控制頂板下沉及巷道變形，巷道維修量減少了，支護的可靠性得到提高，為礦井安全提供有效的保證。

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