穿層施工錨網索支護技術

肖立軍

（肥城礦業集團單縣能源有限責任公司，山東 單縣274300）

穿層施工錨網索支護技術

肖立軍

（肥城礦業集團單縣能源有限責任公司，山東 單縣274300）

利用錨桿懸吊作用理論和錨索補強支護，在穿層巷道施工中，采用錨網索聯合支護技術方案支護巷道，達到了很好的支護效果。

穿層；錨網索；支護技術

1 現狀

我礦原有巷道穿層施工中，均采用礦用11#工字鋼架棚支護，施工中存在著以下缺點：巷道荒斷面大，有效斷面小。施工中出矸量大，運輸量大。勞動強度大。巷道使用期限長時，頂幫坑木易腐爛，造成巷道返修率大。

2 地質條件

煤10Ⅱ層煤厚2.0m，以暗煤為主，煤層下部含一層粘土巖夾石，其直接頂為厚度0.7m左右的粉砂巖，深灰色，泥質膠結，含植物化石，其上為煤10Ⅰ，厚度0.65m左右，以亮煤為主，結構簡單，其直接頂為厚度2.0m左右的粉砂巖，巖石堅固性系數f=5，深灰色，泥質膠結，含植物化石，其上為煤9，厚度1.60m左右，暗煤為主夾亮煤，中部含細砂巖一層，其直接頂為6.0m左右的粉砂巖，巖石堅固性系數f=5，深灰色，泥質膠結，具層理，層面上有片狀黃鐵礦，10Ⅱ直接頂與10Ⅰ層煤相加厚度在1.35m左右，基本穩定。9層、10Ⅰ層頂板圍巖屬Ⅲ類中等穩定圍巖，10Ⅱ層頂板圍巖屬Ⅳ類不穩定圍巖，根據節理、層理發育程度分級，9層、10Ⅰ層頂板圍巖屬Ⅲ級中等發育圍巖，10Ⅱ層頂板圍巖屬Ⅳ級中等發育圍巖。

3 穿層支護設計

在我礦已往施工中，九層煤巷錨桿支護已非常成熟，10Ⅰ層煤巷錨桿支護也得到了成功應用，煤9、煤10Ⅰ直接頂板完全滿足于錨桿支護，在穿層中我們將根據地質條件的分析，將錨桿、錨索有效的錨固于穩定圍巖中，以起到良好的支護效果。

我們根據現場條件，依據《煤礦支護設計》、《肥城礦業集團公司煤巷支護規范》等書籍，按照有關公式，采用懸吊理論和錨索補強支護的應用，將支護方案選擇如下：

3.1 巷道設計形狀

支護斷面形式：采用自然拱斷面錨網索支護，巷道凈寬×凈高＝2.6m×2.3m。

3.2 永久支護方案設計

3.2.1頂部永久支護

按照錨桿懸吊作用理論，如果在距頂板表面向上一定范圍內存在比較堅固穩定的巖層，而錨桿支護系統又能提供足夠的支護力將松脫的頂板懸吊在穩定的圍巖上，就可以減小或限制頂板的滑移、離層冒落。

1）錨桿長度

L=L1+L2+L3

式中L1—錨桿外露長度，一般取L1=0.15m。

L2—錨桿有效長度，m；

L3—錨桿錨固段長度，一般L3=0.3～0.4m，本例取0.4m。

L1=墊板厚度+螺母厚度+（0.02～0.03）m。

L2=B/2f

式中B—巷道跨度m（荒寬）；

f—普氏巖石堅固性系數，取f=3。

解得L2=0.5m

則L=L1+L2+L3=0.15+0.5+0.4=1.05m

為增加支護效果，結合錨桿長度，根據煤巷頂板錨桿支護形式與主要支護參數選擇表。

表3，取L=2.0m。

2）錨桿桿體直徑

d=35.52√Q/σt

式中d—錨桿桿體直徑；

Q—錨固力，KN；

σt—桿體材料抗拉強度，Mpa。

解得d=14.56mm

根據煤巷頂板錨桿支護形式與主要支護參數選擇表，表3，取d=18mm。

3）錨桿間排距

根據每根錨桿懸吊巖石載荷大小確定錨桿間距（a）與排距（b），通常a=b。

a=0.028d√σt/KrL2

式中a—錨桿間距；

K—錨桿安全系數，一般取K=1.5～1.8；

r—巖石容重，KN/m3。

解得a=1.075m

根據煤巷頂板錨桿支護形式與主要支護參數選擇表，表3，取錨桿間排距為800mm*800mm。

4）錨固力

Q=PD2=2.4*11*0.82*10=12.9KN

根據煤巷頂板錨桿支護形式與主要支護參數選擇表，表3，取錨固力Q=64KN，采用樹脂錨桿支護。

頂部永久支護設計如下：

頂部5根錨桿采用Φ18mm的螺紋鋼等強錨桿，長度2.0m，采用K2540型樹脂錨固劑，每根錨桿錨注樹脂錨固劑不少于2卷，錨桿錨固力不小于64KN/根，錨桿預緊力矩為100N.m，錨桿用液壓錨桿拉力計檢查時為17.6MPa/根，錨桿間排距為800mm×800mm，木托盤規格長×寬×厚=300×180×40（mm），在木托盤和頂板之間敷設8#，冷拔絲經緯網，網格為50×50（mm），規格長×寬=2500mm×1000mm，錨桿外露螺帽長度15～40mm。

3.2.2兩幫支護

兩幫采用Φ14mm的平頭式圓鋼錨桿，長1450mm，采用快速水泥錨固劑，每根不少于2卷，錨固力40KN/根，采用液壓錨桿拉力計檢查時為11MPa/根，錨桿間排距800×1000（mm），砼托盤規格長×寬×厚=300mm×180mm×40mm，在砼托盤和巖（煤）幫之間敷設10#鐵絲菱形網，網格為50×50（mm），規格長度=2200mm×1000mm，錨桿外露螺母長度15～40mm。

3.2.3頂部加強支護

錨索采用Φ=15.24mm的鋼絞線制作，長度3.5m，錨索間排距1.5m×3m，均勻分布在巷道中心線兩側，錨索采用不少于3塊K2540樹脂錨固劑錨注，錨固力200KN，采用溜槽幫托盤，長度300mm，錨索專用錨具，錨索拖后迎頭不超過兩個錨索間距打設。

3.2.4網片聯接

頂幫網片搭接長度不少于60mm，每隔300mm用不小于12#鐵絲綁扎牢固，頂部網片與兩幫網片聯成一體，使整個斷面形成一個封閉的系統。

4 臨時支護

采用長度不小于4.5m的規格大于等于15kg/m的鐵路制作的前探梁，三根前探梁臨時支護頂板，每根前探梁采用3個吊環交替前移，放炮后及時敲幫問頂，竄入前探支架，維護頂板，頂板采用厚度0.05m的板梁、木棒、楔子等加固牢固，剎頂前及時敷設好網片，吊掛前探支架的錨桿，每根錨固力不低于64KN，前探支架最大控頂距1.5m。

5 效果分析

采用錨網索聯合支護應用于穿層巷道中，經過實踐檢驗，達到了很好的支護效果。

肖立軍（1969—），男，現就職于肥城礦業集團單縣能源有限責任公司從事采礦技術工作。