恒阻大變形錨索的施工工藝研究

陶 偉

（汾西礦業集團公司五人小組管理局，山西 介休 032000）

采煤技術以采煤“切頂壓力控制+恒阻力多變形錨固支護”為主要采煤技術。在通過預分割和切縫爆破減少了屋頂應力向局部工作表面的傳遞，降低了通道中的頂板壓力，并進行了預分割爆破能夠保護屋頂在道路上的完整性。使用恒定的阻力和較大變形的錨固件來加固屋頂可以控制屋頂的下沉，從而使周圍的石材剩余通道可以增加其承受力并減少道路上的變形。道路連續性的影響，本文對恒阻錨索的施工工藝進行了應用研究。

1 工程概況

1226個全機械采煤面的高度當量在+960～+1105 m之間，且高度差為145 m。除了在1400 m處裸露的石河子地層外，其余的地表覆蓋著第四紀黃土。東面是關家口村和村的耕地，西面是陸家莊村和村的耕地。作面的走線長度為1562 m，斜坡長度為180.5 m。開采的煤層屬于下二疊統山西組的2號煤，平均煤層厚度為2.85 m。

本次切頂留巷設計2號煤層1226工作面的運輸巷，留巷長度為1562 m。工作面切頂卸壓沿空成巷無煤柱開采施工位置示意圖如圖1所示。

圖1 工作面切頂卸壓沿空成巷無煤柱開采施工位置示意圖

2 恒阻大變形錨索施工工藝

2.1 技術要求

按照技術要求，使用MQT-150/3.6型煤礦用氣動錨桿鉆機對恒阻錨索進行加強支護作業。首先要嚴格按照中、腰線對巷道斷面規格進行檢查，如果巷道斷面的規格不滿足要求時，要先對不滿足要的地方進行處理；打眼前要仔細對頂板和兩幫的進行圍巖情況檢查，如果有活矸等隱患，必須及時處理，確認在安全的情況下組織施工作業，錨索的眼位和角度要準確，眼位的誤差要在要求范圍內，不超過100 mm，角度的誤差不超過2°。

2.1.1 工藝流程

安全質量檢查—搭設施工平臺—定眼位—打眼—擴安裝孔—恒阻錨索安裝—施加預緊力—清理現場。

1）安全質量檢查。每班開工或每次重新進入工作面前，當班安全員、帶班長按照現場安全確認表進行一次全面的檢查。然后由驗收員對上一班的工程質量進行全面驗收，并作好記錄。

2）搭設施工平臺。在巷道行人側巷幫及巷中位置各放置一個高1.6 m的方梯，中間橫鋪規格為2500 mm×250 mm×80 mm長的優質木板，用8號鐵絲對折至少扭3圈固定在方梯上，人員在平臺上施工。為保證平臺穩固性，將方梯四腳預埋在底板100 mm，并使用8號鐵絲與巷幫/巷頂進行連接。員工在平臺上工作必須系好安全帶，安全帶懸掛在錨固裝置上，錨固裝置良好地支撐在車道頂部。嚴禁將其懸掛在施工人員站立的同一物體上。

3）定眼位。錨索的安裝位置要按照設計要求和給定的巷道中線來確定，并標記出。

4）打錨索眼。操作員必須將錨定電纜固定到給定的錨定電纜安裝位置，并安裝鉆孔工具。鉆孔時，對準電纜錨定鉆頭并擰緊吊環之后，應指派一個人來觀察高板。準備以低速緩慢開始錨桿鉆機。鉆至30～50 mm的長度后，在保持鉆頭速度不變后，增加空氣供應率并加快鉆孔速度，延長鉆桿并降低空氣供應率。讓鉆具低速運行，慢慢退出鉆桿后關閉風水并停止鉆具。

5）擴恒阻器安裝孔。為了安裝恒阻器，打好眼后，要對眼進行擴孔處理，必須用恒定的孔阻力來代替MS-SY100型的小鉆孔，以引導孔擴孔鉆頭。更換后，將孔的表面與錨索鉆孔導向器一起打孔，深度變化為500 mm。

6）安裝恒阻錨索。為使錨索達到預計的作用，擴孔完畢后要根據安裝順序安裝附件及鎖具，首先要安裝W鋼帶、然后安裝錨索托盤、在安裝恒阻器、最后安裝鎖具。

恒阻錨索配合規格為長450 mm，直徑85 mm，恒阻值為32 t，預緊力應大于25 t的HZS35-320-0.5的恒阻器，恒阻錨索的外露長度在180～300 mm為好[1］。并使用TQ22-500/63型錨索張拉機給恒阻錨索進行預緊力施加，錨索錨固力≥42 t。

2.2 恒阻錨索測力計安裝

為了直觀對錨索的載荷，需要在恒阻錨索上安裝錨索測力計。錨索測力計是由一個有中心孔的托盤式密閉充油壓力盒和與之相連的壓力表組成。安裝時，先將W鋼帶、錨索托盤、測力儀依次套在恒阻器上，再將恒阻器套在錨索上，最后安裝鎖具。

在使用的過程中，首先要記錄壓力盒指示的施加了預應力錨索的壓力值，此后定時對錨索的壓力值進行讀取記錄，并且通過記錄下來的壓力值數據分析錨索壓力與時間變化的關系。從留巷起始位置開始每50 m布置一個測站，每個測站安裝2個錨索測力計（每列恒阻錨索分別安裝1個）。

2.3 恒阻錨索檢測

1）對于每種巷道施工，應一組測試35條恒定電阻的錨索，并測試三組的錨定電纜，并且均等地提供選定的點。

2）在檢查之前，選擇檢查位置后，應將影響檢查工作和檢查點周圍安全通道的工具，材料，設備等向下走到過道，距離火源距測試10 m。檢查點，確保檢查人員順利撤離；嚴格的屋頂和煤的控制觀察堤岸兩側的石頭，與活性炭與主堤相互作用1 h，并在確認安全后進行檢查。

3）實際操作人員應熟悉張力計的操作過程并掌握安全注意事項，并在張力計不完善的條件下進行操作。狀況良好，并且指示針是否處于原始位置。如果多數滿足要求，則油管是否在運轉，泄漏，泄漏，泄漏等）。如果要拉定阻電纜，請確保在拉力裝置底部5 m內和兩側均無人員。為防止拉力計在拉伸和擠壓過程中因過大的力或不相等的力而掉下并傷害人，必須緩慢拉動和按壓恒定電阻錨索。如果恒定電阻錨索的尾部直徑相同，則應保持一致。拉線后電纜減少，應及時放下。

4）在安裝測量電纜張力的錨固器時，操作人員必須首先穿過并穩固站立以確保安全。第二是確保“三點一線”與錨索量規，錨索和錨索夾具中心線的千斤頂軸線相同。如果安裝了固定電阻固定電纜夾，以確保固定了固定電阻固定電纜，請進行操作以嘗試將其拔下。

5）如果抗拔試驗后，恒阻錨索因拉拔試驗失效，應該及時在附近0.5 m處再次補打恒阻錨索。

3 巷道補強加固支護方案

為了確保巷道在操作過程中和壓力變化期間的穩定性，必須在使用該錨索進行加固和固結之前，精確地將礦井地面運輸路線的頂棚預先開裂。懸掛效果對錨索的固定端具有良好的保護作用，因此，恒定阻力錨索的長度應設計為H接縫+2.0 m+裸露長度（0.3 m），并確保錨索的末端錨點處于相對穩定的位置。在巖層中，錨索的長度具有恒定的阻力，且穩定性很強13.3 m，直徑21.8 mm，高預應力低松弛鋼絞線。

沿空留巷中間段加固：共打設3列恒阻錨索，第一排恒阻錨索距側壁500 mm，垂直距離1000 mm。第二排定阻錨索為2000 mm，距第一排定阻錨索的距離為2000 mm。第三排定電阻錨索與第二排分開。定電阻定錨索距為2000 mm，行距為4000 mm。持續抵抗多種變形錨索沿高板方向垂直排列。托盤尺寸為300 mm×300 mm×16 mm，中間用直徑為100 mm的圓孔加工。第一排恒定電阻錨固電纜中的相鄰錨固電纜連接到W型鋼帶（平行于巷道的W型鋼帶）。W型鋼帶由2500 mm×280 mm×4.5 mm的鋼板制成。錨定機構采用MSCK2355樹脂錨固劑（上部）之一，MSK2355樹脂錨固劑（下部）兩種，定阻裝置長500 mm，外徑88 mm，錨定錨栓45 t，定阻值（35±2）t，預緊力不小于28 t（如291頁圖2所示）。

圖2 頂板恒阻錨索施工平面圖（mm）

4 結語

1226工作面已經順利回采1323.5 m，根據目前留巷內的巷道變形情況看，采用“切頂卸壓+恒阻大變形錨索支護”主體的煤礦開采技術可以確保運行過程中和壓力循環過程中流量的穩定性。這是一項成熟的技術。希望煤礦企業能夠積極推廣其使用。