大斷面切眼全錨固技術的應用

摘 要：文章介紹了袁店一礦在大斷面綜采切眼施工中，首次使采用錨桿、錨索聯(lián)合支護治理技術的成功經(jīng)驗，為解決大斷面巷邊錨固支護提供了經(jīng)驗。

關鍵詞：切眼；全錨固；施工

1 項目背景

淮北袁店一井煤礦于2011年5月31日試生產(chǎn)，首采工作面為1021綜采工作面，1021工作面煤層厚度3.5m-5.0m，平均厚度4.0m，煤層傾角3°-15°，平均5°，開切眼采用傾斜長壁開采老頂為厚5-15m的西細沙巖，直接頂為厚度3.2m的砂巖，偽頂厚0.6m為砂質(zhì)頁巖。

2 成果主要做法

2.1 切眼施工方法

先以4.6m寬度掘進與先期已施工到位的風巷相貫通，調(diào)整通風系統(tǒng)后，拆掉風筒，分別向兩幫各刷幫1.9m，達到最終寬度8.4m。

2.2 支護原理分析

通過開切眼頂板巖性分析可以看出頂板有0.6m厚偽頂，加上切眼跨度大，會使錨桿的組合梁作用減弱。而采用錨桿、錨索聯(lián)合支護的方式能充分利用錨桿和錨索的預應力作用，使得頂板的各個分層之間的法向應力逐漸升高，從而束縛了巖石的縱向膨脹，巖層由二向應力向三向應力狀態(tài)轉(zhuǎn)化，巖石的極限強度得到了提高，抗彎曲的能力也相應得到了加強；此外，錨桿、錨索克聯(lián)合錨固技術的采用還能增強被加固巖體的彈性模量、內(nèi)摩擦角、粘聚力、極限強度和殘余強度，并且隨著錨桿、錨索的布置密度增加而增加，從而進一步增加了巖石的極限強度和抗變形能力，當接觸面上剪應力小于上覆巖層對它的粘結(jié)力時，就防止了頂板離層的發(fā)生，從而使錨固的上覆巖體成為一個整體。

2.3 錨桿、錨索支護設計

2.3.1 錨桿支護設計

切眼采用樹脂錨桿，選擇麻花式錨桿，直徑20mm，長度2200mm，樹脂錨固劑為MSK3530，墊片厚8mm、長80mm、寬80mm。錨桿間排距700×700mm。錨桿錨固力要求不低于50KN/根。

2.3.2 錨桿支護的計算

（1）單根錨桿的支護面積：S=L×D=0.7×0.7=0.49m2

（2）單根錨桿支護巖石重量：

（3）G=S·H·R=0.49×2.05×2.5=25.1KN

（4）錨固力F=50KN/根，故F>G

（5）單位面積實際支護密度P=1/S=1/0.49=2.04/m2

上式中：H：錨桿支護長度（2.05m），R：巖石容量（取2.5千克/m3）

L：錨桿排距（0.7m），D：錨桿間距（0.7m）由于切眼頂板為較穩(wěn)定的II類頂板，根據(jù)機、風巷支護經(jīng)驗，錨桿支護密度為1.2-1.56根，所以綜合分析可知：錨桿間排距700×700mm完全滿足支護要求。

2.4 錨索的布置

2.4.1 沿切眼中心線對稱布置六行錨索，錨索間距1.0m，錨索排距為2.4m。

2.4.2 錨索錨固長度的確定

按GBJ86-85要求，錨索錨固長度Lm應符合Lm>K·d1·fn/4fc

（式中：K取4，fc：粘結(jié)強度，樹脂錨固劑為10mp。d1：錨索鋼絞線直徑取為15.24mm，fn：鋼絞線的抗拉強度取1860MP）

則：Ln≥4×15.24×1860/4·10=1417.3（mm）×2=3234.6（mm）

2.4.3 錨索長度的確定

Lm=La+Lb+Lc+Ld（式中：Lm錨索總長度（mm），La：錨索深入到巖層的錨固長度按上述計算取3300mm，Lb：需懸吊不穩(wěn)定巖層的厚度，包括切眼上方偽頂，直接頂?shù)暮穸龋琇b=3800mm，Lc：安裝托盤及錨具厚度100mm，Ld：外露漲拉長度取300mm。）

則：錨索總長度Lm=3300+3800+100+300=7500（mm）

最后選擇Lm=8000mm

2.4.4 錨索排距計算

根據(jù)設計要求，錨索長度和排距比值不小于2，錨索排距不大于3m，現(xiàn)確定切眼錨索排距為2.4m。

3 效果效益分析

錨桿、錨索支護是一種積極主動的支護方式，從根本上提高了頂板巖石自身穩(wěn)定性和支撐能力。從礦瓦監(jiān)測效果可以得出（見位移曲線圖）切眼內(nèi)圍巖變形量不大，頂板基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，支護效果良好。這一支護應用將為該礦今后大斷面巷邊支護提供有益借鑒。

參考文獻

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[4]吳賢振，劉洪興.井巷工程[M].化學工業(yè)出版社，2011.

作者簡介：汪傳珍（1965-），男，漢族，安徽省懷寧人，工程師，畢業(yè)于徐州煤校地下采煤，現(xiàn)任安徽省淮北岱河礦業(yè)有限責任公司副總經(jīng)理，北市岱河礦業(yè)有限責任公司采煤二區(qū)區(qū)長。