錨索支護技術(shù)在蔚州礦業(yè)公司的研究與應(yīng)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(jié)構(gòu)，改變巷道頂板下部松動巖層的受力狀態(tài)。本文以蔚州礦業(yè)公司為例，本文提出了一種全新的錨索支護技術(shù)，該錨索支護裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，結(jié)構(gòu)強度高，具有可靠穩(wěn)定性，保障了巷道圍巖的穩(wěn)定，從而保障了生產(chǎn)作業(yè)安全，為蔚州礦業(yè)公司的發(fā)展提供了重要的技術(shù)保證。

關(guān)鍵詞：錨索支護；蔚州礦業(yè)；研究；應(yīng)用

1 概述

在煤礦開采中，安全是首要任務(wù)，尤其是井下巷道安全，巷道作為掘進等開采作業(yè)活動的通道，其是必需的重要工程，采煤工作面必須按作業(yè)規(guī)程規(guī)定及時支護，所有支架必須架設(shè)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(shè)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(fā)安全事故。現(xiàn)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(fā)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(chǎn)效率有影響，為提高掘進速度和生產(chǎn)效率，主動支護應(yīng)用日趨廣泛。

目前，現(xiàn)有錨網(wǎng)支護在蔚州礦業(yè)公司應(yīng)用時，作業(yè)難度較大，支護效果不夠穩(wěn)定，還不能充分滿足相應(yīng)的巷道作業(yè)支護要求。因此，函需研究開發(fā)更優(yōu)的巷道支護裝置，提高支護效果，以適應(yīng)作業(yè)難度大、工作面安裝條件等比較差的煤礦的掘進開采作業(yè)要求，高效保障生產(chǎn)作業(yè)安全。

2 錨索支護技術(shù)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(shù)，該錨索支護裝置如圖1所示，它包括在巷道圍巖中設(shè)置的錨桿1、錨索2、金屬網(wǎng)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(shè)置，金屬網(wǎng)敷設(shè)在由錨桿、錨索及注漿管組成的結(jié)構(gòu)上，鋼筋粱固設(shè)在金屬網(wǎng)上，金屬網(wǎng)的周邊折疊設(shè)置，壓力傳感器設(shè)置在金屬網(wǎng)上，壓力傳感器與報警器相連接。金屬網(wǎng)的周邊折疊設(shè)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(wěn)固性并保護壓力傳感器的功能發(fā)揮，還設(shè)置了錨桿托盤，錨桿托盤穿過錨桿壓設(shè)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(wěn)定性，使破裂分區(qū)得到及時加固，錨桿為注漿錨桿，錨索為優(yōu)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(shè)有讓壓結(jié)構(gòu)，在讓壓結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)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(qū)域圍巖出現(xiàn)破裂分區(qū)時，位移傳感器及時監(jiān)測破裂分區(qū)的巖層碎裂間隙，達到預(yù)設(shè)I值時，發(fā)送信息給注漿指示器，注漿指示器發(fā)出注漿指示，通過處于所監(jiān)測破裂分區(qū)內(nèi)的注漿錨桿和注漿錨索進行注漿加固。

為增強錨網(wǎng)支護裝置的牢固穩(wěn)定性，在錨網(wǎng)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(shè)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(shè)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(shè)填充，加固巷道圍巖與鋼筋粱、金屬網(wǎng)、錨桿及錨索等相互間牢固結(jié)合為一體，進而使錨網(wǎng)支護裝置在巷道內(nèi)牢固設(shè)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(shù)的優(yōu)化分析

在巷道全斷面鉆孔設(shè)置錨桿，在錨桿上敷設(shè)金屬網(wǎng)，在金屬網(wǎng)上設(shè)置鋼筋粱，在金屬網(wǎng)上設(shè)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(shè)在金屬網(wǎng)或者鋼筋粱上，壓緊金屬網(wǎng)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(nèi)，對于壓力傳感器與錨桿托盤之間通過螺栓固定，以便后續(xù)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(wǎng)、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(shè)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(chǎn)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(wǎng)支護裝置。在采煤掘進作業(yè)過程中，通過注漿錨桿和注漿錨索的設(shè)置，通過注漿錨桿和注漿錨索上的讓壓結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測巖層破裂狀況，當讓壓結(jié)構(gòu)發(fā)生讓壓變形后，讓壓結(jié)構(gòu)內(nèi)位移傳感器根據(jù)預(yù)先設(shè)定的閾值進行判斷，達到閾值時，發(fā)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(yīng)的破裂分區(qū)進行注漿，使?jié){液及時進入破裂分區(qū)的空隙，及時加固支護裝置，保障掘進繼續(xù)作業(yè)的安全，同時，也利于保障生產(chǎn)效率。

4 結(jié)論

本錨索支護裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，結(jié)構(gòu)強度高，具有可靠穩(wěn)定性，支護作業(yè)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(yù)警，能夠根據(jù)不同工況及時加固破裂分區(qū)，有效避免錨桿錨索被拉斷，保障了巷道圍巖的穩(wěn)定，從而保障了生產(chǎn)作業(yè)安全，為蔚州礦業(yè)公司的發(fā)展提供了重要的技術(shù)保證。

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作者簡介：

徐杰，男，1972年07月，開灤集團蔚州礦業(yè)公司生產(chǎn)技術(shù)部調(diào)度室，采煤專業(yè)。