顧北礦—m南翼煤底板軌道大巷新型全長錨固支護技術

陳根生+劉樂枝

【摘 要】淮南礦業集團顧北煤礦南翼采區系統巷道不僅斷層多，而且地質條件復雜，巷道頂板多為泥巖及砂泥巖互層結構，并且其間還夾有多層煤線，采區系統巷道多采用外錨內架復合型支護，不僅成本高，且平均月進度也只有80m左右。為降低材料消耗，提高掘進效率，在-705m南翼6煤底板軌道大巷采取全錨支護。本文以該巷道為例，介紹該巷道所采取的新型支護材料以及巷道的支護參數，采用后該支護方式后， 月單進較以前提高30m，巷道支護后圍巖穩定性得到有效控制，且降低了材料消耗，支護效果較為理想。

【關鍵詞】全長錨固 中空錨桿 支護

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.15.209

一、概述

淮南礦業集團顧北煤礦南翼采區系統巷道不僅斷層多，而且地質條件復雜，巷道頂板多為泥巖及砂泥巖互層結構，并且其間還夾有多層煤線，采區系統巷道多采用外錨內架復合型支護。而復合型支護不僅成本高，而且進度慢，在綜掘條件下，平均月進度也只有80m左右。本文以顧北煤礦-705m南翼6煤底板軌道大巷為例，介紹該巷道采用的中空錨桿、錨索以及掘后注漿等參數及施工工藝。

二、地質條件分析

-705m南翼6煤底板軌道大巷巖性主要為砂質泥巖、泥巖、粉細砂巖及4-2、4-1煤層等，煤（巖）層裂隙、滑面發育。巷道及附近地質條件復雜，（煤）巖層產狀變化大，主要構造有斷層和小褶曲，設計巷道將要穿過斷層及構造較多，根據掘進揭露情況看，圍巖分層多，掘進時易離層、冒落，造成巷道表面凹凸不平，錨桿錨索外錨端受力狀況差，易導致支護體支護失效。

三、新型全長錨固支護材料性能特點

3.1 高強度中空注漿錨桿力學參數及性能特點

1.桿體材質為40Cr，屈服強度為480MPa，抗拉強度為540MPa，與牌號BHRB400的錨桿力學性能指標相近。

2.施工方便。使用普通的錨桿鉆機就可以進行錨桿支護，現場施工不會影響施工速度。

3.能夠實現注漿功能。不需要重復施工注漿孔安裝注漿管，可實現全長錨固及對圍巖注漿加固。

3.2 中空注漿錨桿力學性能測試

試驗的為MZGK180—42/25型中空注漿錨桿，錨桿參數為直徑25mm，壁厚5.5mm。表3-1抗拉強度測試結果統計。

根據上述測試結果，新型中空錨桿平均屈服強度為481.2MPa，抗拉強度為540.7MPa，延伸率為19.9%，最大抗拉力平均182.2KN，這與牌號BHRB400的錨桿力學性能指標相近，最大抗拉力與該牌號Φ20mm的錨桿相近，滿足MT 146.2-2002規程所要求的力學性能。

四、支護方案設計

4.1 鋼筋網背護

采用Φ6.5mm鋼筋焊接的鋼筋網背護圍巖表面，鋼筋網網眼為100×100mm，相鄰鋼筋網相互搭接，搭接長度不小于100mm，并在搭接處用14號鐵絲扎牢。

4.2 常規錨索支護

確定錨索長度的主要依據是頂板巖性結構，由于該巷道寬度為6m，而迎頭頂板巖性為砂質泥巖及泥巖結構，根據自然冒落拱理論，錨索規格設計為Φ21.8×6300mm（若頂板5m以上巖層為泥巖，則錨索規格調整為Φ21.8×7300mm），錨索間距：1600mm，常規錨索布置方式：“5-0”布置，即每隔排布置，每排布置5根常規錨索，巷道正頂布置一根，然后按間距1.6m呈放射狀向兩側拱肩部布置。常規錨索孔徑：Φ32mm，錨索孔深：6000mm，每根常規錨索放置3卷Z2360樹脂錨固劑，常規錨索緊跟迎頭施工，張拉預緊力不小于120KN。

4.3 中空注漿錨索支護

注漿錨索規格設計為Φ22×6300mm（若頂板5m以上巖層為泥巖，則注漿錨索規格調整為Φ21.8×7300mm），注漿錨索布置方式：“5-0”布置，即每隔排布置，每排布置5根注漿錨索，巷道正頂布置一根，然后按間距1.6m呈放射狀向兩側拱肩部布置。中空注漿錨索孔徑：Φ32mm，注漿錨索孔深：6000mm，每根錨索放置3卷Z2360樹脂錨固劑，張拉預緊力不小于100KN。

4.4 噴漿

為了防止中空錨桿和中空錨索注漿時漏漿，對巷道進行噴漿，噴漿材料選用普通水泥。噴漿噴層厚70～100mm（保證中空錨桿外露長度不小于20mm）。

4.5中空錨桿注漿

中空錨桿注漿材料為普通水泥，注漿壓力：3～4MPa，注漿穩壓時間3～5分鐘，注漿順序：由兩幫底角到頂板，中空錨桿注漿在巷道復噴漿后進行。

4.6中空錨索注漿

中空錨索注漿材料仍為普通水泥，注漿壓力：6～8MPa，注漿穩壓時間3～5分鐘，中空錨索注漿在中空錨桿注漿后進行。

五、支護效果監測

5.1 試驗概況

為了對比試驗效果，在-705m南翼6煤底板軌道大巷選取了100m巷道進行新型全長錨固支護試驗。

5.2 注漿效果窺視情況

為掌握巷道注漿效果，在-705m南翼6煤底板軌道大巷注漿試驗段采用窺視儀對巷頂幫圍巖進行了窺視。

在錨固范圍內未發現明顯裂隙，說明通過注漿方法實現全長錨固能對圍巖起到有效加固作用。

5.3 礦壓觀測

為了掌握不同支護效果，在-705m南翼6煤底板軌道巷新型全長錨固試驗段和外錨內架支護段分別進行了圍巖表面位移觀測。

全長錨固段頂板下沉量僅25mm，底鼓量67mm，兩幫移近量80mm。外錨內架段頂板下沉量53mm，底鼓量173mm，兩幫移近量118mm。上述觀測結果可以看出，全長錨固段巷道圍巖變形明顯比外錨內架小。

5.4 經濟效益分析

根據試驗統計，100m全長錨固支護段共消耗共61噸，月進尺達到（月進度100～110m）。外錨內架段采用普通錨桿、常規錨索與U型棚聯合支護，巷道掘出后，首先在拱基線以上區域施工錨桿，錨桿間排距800×800mm，每排9根普通錨桿，3根常規錨索，常規錨桿規格Φ22×2500mm，常規錨索規格Φ21.6×6300mm，U型棚棚距600mm，月進尺80m左右。

外錨內架支護每米成本5844元，而全長錨固支護每米材料成本僅需3134元。

六、結論

不同支護效果試驗結果表明，采用外錨內架復合支護，每米支護材料成本5844元，月進度僅70m～80m；全長錨固支護，每米支護材料成本3744元，月進度可達100m～110m；說明外錨內架復合支護不僅支護成本高，而且成巷速度慢。此外，從礦壓監測結果看，全錨支護明顯優于外錨內架，錨固可靠。endprint