錨索支護技術在蔚州礦業公司的研究與應用

摘 要：錨索支護是通過加固圍巖，在巖層中形成一種均勻壓力帶或組合梁，使被錨固巖層組形成一個整體承載結構，改變巷道頂板下部松動巖層的受力狀態。本文以蔚州礦業公司為例，本文提出了一種全新的錨索支護技術，該錨索支護裝置結構設計優化，結構強度高，具有可靠穩定性，保障了巷道圍巖的穩定，從而保障了生產作業安全，為蔚州礦業公司的發展提供了重要的技術保證。

關鍵詞：錨索支護；蔚州礦業；研究；應用

1 概述

在煤礦開采中，安全是首要任務，尤其是井下巷道安全，巷道作為掘進等開采作業活動的通道，其是必需的重要工程，采煤工作面必須按作業規程規定及時支護，所有支架必須架設牢固。在支護工程中，對于巷道頂部的支護尤為重要，隨著在巷道中的掘進，為巷道提供有效支護的巷道支護設備及支護方式也需要額外加強，如果不能得到及時支護，則極其容易造成頂板坍塌冒落，進而引發安全事故。現有支護方式有被動支護和主動支護兩種，其中，被動支護主要指架棚支護，此種棚式支護因無法與圍巖緊貼，使其僅當圍巖離層后才被動地發揮支撐作用，使得巷道斷面利用率較低，且對掘進速度和生產效率有影響，為提高掘進速度和生產效率，主動支護應用日趨廣泛。

目前，現有錨網支護在蔚州礦業公司應用時，作業難度較大，支護效果不夠穩定，還不能充分滿足相應的巷道作業支護要求。因此，函需研究開發更優的巷道支護裝置，提高支護效果，以適應作業難度大、工作面安裝條件等比較差的煤礦的掘進開采作業要求，高效保障生產作業安全。

2 錨索支護技術的研究

針對上述的問題，本文提出了一種全新的錨索支護技術，該錨索支護裝置如圖1所示，它包括在巷道圍巖中設置的錨桿1、錨索2、金屬網3、鋼筋粱4、注漿管、壓力傳感器和報警器，其中：錨桿、錨索及注漿管間隔交錯設置，金屬網敷設在由錨桿、錨索及注漿管組成的結構上，鋼筋粱固設在金屬網上，金屬網的周邊折疊設置，壓力傳感器設置在金屬網上，壓力傳感器與報警器相連接。金屬網的周邊折疊設置能夠利于加固支護裝置的同時，加強對碎巖石的滑落防護，為進一步增強錨索支護裝置的穩固性并保護壓力傳感器的功能發揮，還設置了錨桿托盤，錨桿托盤穿過錨桿壓設在鋼筋粱上，壓力傳感器與錨桿托盤通過螺栓固定連接。

為保障錨索支護裝置的長期穩定性，使破裂分區得到及時加固，錨桿為注漿錨桿，錨索為優選注漿錨索：較佳地，錨索支護裝置還包括注漿指示器；注漿錨桿和注漿錨索上均設有讓壓結構，在讓壓結構內設有位移傳感器，位移傳感器與注漿指示器相連接；在實際支護過程中，支護區域圍巖出現破裂分區時，位移傳感器及時監測破裂分區的巖層碎裂間隙，達到預設I值時，發送信息給注漿指示器，注漿指示器發出注漿指示，通過處于所監測破裂分區內的注漿錨桿和注漿錨索進行注漿加固。

為增強錨網支護裝置的牢固穩定性，在錨網支護裝置施工搭建過程中，在巷道圍巖與鋼筋粱之間噴射設置混凝土層，以使鋼筋粱與巷道圍巖巖層間的縫隙填滿混凝土，從而加固鋼筋粱對巷道的支撐，混凝土層厚度為85mm-105mm；同樣地，在巷道圍巖與錨桿之間以及在巷道圍巖與錨索之間均注有加固層，加固層為混凝土層，從而使為穿設錨桿和錨索而鉆錨孔過程中造成的破裂縫隙得到填補，從而加固錨桿和錨索的支護，加固層的厚度為135mm-165mm；通過噴設填充，加固巷道圍巖與鋼筋粱、金屬網、錨桿及錨索等相互間牢固結合為一體，進而使錨網支護裝置在巷道內牢固設置，保障巷道的頂板、底板及兩幫圍成一體的牢固支護。

3 錨索支護技術的優化分析

在巷道全斷面鉆孔設置錨桿，在錨桿上敷設金屬網，在金屬網上設置鋼筋粱，在金屬網上設置連接有報警器的壓力傳感器，通過錨桿托盤穿過錨桿扣設在金屬網或者鋼筋粱上，壓緊金屬網及鋼筋粱，在使用錨桿托盤過程中，使壓力傳感器置于錨桿托盤內，對于壓力傳感器與錨桿托盤之間通過螺栓固定，以便后續維修及更換；然后，在巷道表面圍巖噴射混凝土，充填鋼筋粱、金屬網、錨桿和錨桿孔與圍巖之間的空隙，進一步加固支護，以防鉆孔機等對圍巖的初始破壞造成冒落等影響；接著，在巷道頂部、兩幫及底板用鉆孔機鉆孔全斷面設置注漿管及錨索：然后，再次在巷道表面圍巖全面噴射混凝土，封閉鉆孔過程中產生的各縫隙，加固支護裝置；然后，通過注漿管進行注漿全面封閉巷道圍巖，從而形成具有多個噴射層的錨網支護裝置。在采煤掘進作業過程中，通過注漿錨桿和注漿錨索的設置，通過注漿錨桿和注漿錨索上的讓壓結構進行監測巖層破裂狀況，當讓壓結構發生讓壓變形后，讓壓結構內位移傳感器根據預先設定的閾值進行判斷，達到閾值時，發送信息給注漿指示器，注漿指示器指示注漿，開啟通過注漿錨桿和注漿錨索對相應的破裂分區進行注漿，使漿液及時進入破裂分區的空隙，及時加固支護裝置，保障掘進繼續作業的安全，同時，也利于保障生產效率。

4 結論

本錨索支護裝置結構設計優化，結構強度高，具有可靠穩定性，支護作業難度低，尤其適用于巖層松軟及圍巖裂化的巷道支護，還能夠及時預警，能夠根據不同工況及時加固破裂分區，有效避免錨桿錨索被拉斷，保障了巷道圍巖的穩定，從而保障了生產作業安全，為蔚州礦業公司的發展提供了重要的技術保證。

參考文獻：

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作者簡介：

徐杰，男，1972年07月，開灤集團蔚州礦業公司生產技術部調度室，采煤專業。