Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｉｓｉｏｎ ２０１２年０２月第０４期 科技视界 矿业科技 锚索加固技术在软岩巷道中的研究与应用 刘俊杰邓淑昌牛海涛 （郑煤集团白坪煤业公司河南郑州４５２４７０） 【摘要】随着煤矿开采深度的不断增大，围岩地应力愈来愈大，巷道经常出现顶板下沉，脱落、两帮收缩、底板鼓起等变形 破坏现象，变形破坏严重时，甚至巷道无法使用，严重影响安全生产。河南煤化集团五凤煤业公司五凤矿中二采区运输大巷在过 软岩段施工中，巷道掘支后过一段时间，便出现喷层开裂、脱皮掉块、底板鼓起等破坏现象。为此，我们在软岩巷道锚网喷支护的 基础上增加了锚索支护，提高了支护效果和巷道稳定性。 【关键词】软岩巷道；锚索加固；研究应用 Ｃａｂｌｅ－ａｎｃｈｏｒｓ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｓｏｆｔ Ｒｏｃｋ Ｔｕｎｎｅｌ ｏｆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｌ１Ｕ Ｊｕｎ－Ｊｉｅ ＤＥＮＧ Ｓｈｕ—Ｃｈａｎｇ ＮＩＵ Ｈａｉ－ｔａｏ （Ｚｈｅｎｇ Ｍｅｉｊｉｔｕａｎ ＢａｉＰｉｎｇ Ｃｏａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ ｔｏ Ｈｅｎａｎ，４５２４７０） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ］ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｃｏａｌ ｍｉｎｉｎｇ ｄｅｐｔｈ，ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｓｔｒｅｓｓ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｂｉｇ，ｏｆｔｅｎ ａｐｐｅａｒ ｉｎ ｔｈｅ ｒｏａｄｗａｙ ｒｏｏｆ ｓｉｎｋｓ，ｆａｌｌ ｏｆｆ，ｔｗｏ ｈｅｌｐ ｓｈｒｉｎｋ ａｎｄ ｆｌｏｏｒ，ｓｕｃｈ ａｓ ｕｐ ｏｆ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ，ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｒｉ— ＯＵＳ，ｅｖｅｎ ｕｎａｂｌｅ ｔｏ ｕｓｅ ｔｈｅ ｒｏａｄｗａｙ，ｔｈｅ ｓｅｒｉｏｕｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｉｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｈｅｎａｎ ｆｉｖｅ ｃｈｉｃｋｅｎ ｃｏａｌ ｃｏｍｐａｎｙ ｐｒｏｊｅｃｔ ｇｒｏｕｐ ｉｆｖｅ ｃｈｉｃｋｅｎ ｍｉｎｅ ｉｎ ｔｗｏ ｍｉｎｉｎｇ ＤａＨａｎｇ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｏｆｔ ｒｏｃｋ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ，ｔｏ ｄｉｇ ａ ｒｏａｄｗａｙ ａｆｔｅｒ ａ ｌｏｎｇ ｔｉｍｅ，ｔｈｅｙ ａｐｐｅａｒ ｓｐｒａｙ ｌａｙｅｒ ｃｒａｃｋ，ｐｅｅｌｉｎｇ ＤｉａｏＫｕａｉ ｕｐ ａｎｄ ｆｌｏｏｒ，ｄａｍａｇｅｄ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｗｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｆｔ ｒｏｃｋ ｔｕｎｎｅｌ ｓｐｒａｙ ｔｈｅ ａｎｃｈｏｒ ｎｅｔ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｂｏｌｔ－ｃａｂｌｅ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｒｏａｄｗａｙ ｓｕｐｐｏｓｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］Ｓｏｔｆ ｒｏｃｋ ｔｕｎｎｅｌ；Ｃａｂｌｅ～ａｎｃｈｏｍ ｓｕｐｐｏｒｔ；Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ １ 工程概况 通过分析研究结合喷浆巷道维修经验．在软岩巷道施工 １．１设计概况 过程中采取补打锚索支护措施巩固锚网喷支护成果。即工作 五凤煤业公司五风矿中二采区运输大巷设计全长５４２ 面掘出以后，先锚网临时支护．封闭工作面围岩，随后增加锚 米，半圆拱断面，巷道净高３７００ｍｍ，净宽４４００ｍｍ，净断面 索进行加固，这样有效的控制了围岩变形，减少了巷道维修 １４．２ｍ ；锚网喷支护，选用 １８ｍｍ￣２．０ｍ树脂锚杆和￣４ｍｍｘ 工作量，保证了正常生产。 ２．Ｏｍｘｌｍ金属网进行支护。锚杆为三花排列方式，间排距 ２锚索支护技术研究与应用 ８００ｍｍ，金属网搭接长度１００ｍｍ；喷射混凝土厚度ｌＯＯｍｍ，强 ２．１支护机理 度等级Ｃ１５。 使用锚索将煤体和顶板岩层联接成为一体，并给锚索施 １．２施工概况 加高强度预应力以顶板煤岩的有害变形，使之成为新的 工作面正常施工采用ＹＴ－２８型风动凿岩机打眼．中深孑Ｌ 复合顶板，利用锚杆支护组合梁的作用原理对大断面的巷道 光面爆破，预留光爆层，采用“一掘一锚，两掘一喷”施工方 顶板进行支护。由于目前尚无确定的理论计算方法，为保险 式。 起见，根据锚杆的悬吊理论进行计算，以确定锚索的各项支 施工过程中，巷道穿过的岩层以砂质泥岩、泥岩和细中 护参数。 粒砂岩为主，岩层倾角４—１０ｏ．常有小构造出现，节理层理比 ２．２锚索的承载能力（锚索最低破断载荷）为２６０．７ｋＮ 较发育，易破碎成小块，加之开挖地层较深，地应力较大，增 根据巷道顶、底板的实际情况，为保证锚索提供足够的 加了巷道支护和顶板管理的难度。巷道在支护后过一段时 悬吊能力，将锚索锚固于砂岩老顶中，锚索在老顶的锚固长 间，便出现喷层开裂、脱皮掉块、顶板下降、底板鼓起等破坏 度取１．Ｏｍ，因此将锚索的总长度设定为６ｍ。上覆岩层潜在垮 现象，影响前方正常施工及安全生产。 落范围内直接顶岩层的自重荷载为： 作者简介：Ｒｖ］４￣Ａ（１９７９－－），男，河南登封人，助理工程师，２００６年毕业于郑州工业安全职业学院，现从事开拓掘进技术管理工作。 １２。ｌ科技视界ｓｃ ＥＮｃＥ＆ＴＥｃＨＮ。Ｌ。ＧＹ Ｖ ｓ 。Ｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｉｓｉｏｎ 矿业科技 科技视界 ２０１２年０２月第０４期 Ｗ＝Ｓ・ ・Ｄ排 式中Ｓ一潜在破坏范围的面积． Ｓ＝０．５＊ｈ Ｂ＝４．８４ｍ ｈ＇－潜在冒高＇ｈ ＝０．５Ｂ＝２．２ｍ； Ｂ一巷道宽度，取４．４ｍ； 一岩体的容重，取２０ｋＮ／ｍ ： Ｄ排一锚索的排距，按２排锚杆布置１根锚索设计，取 １．６ｍ。 故Ｗ＝１５４．９ｋＮ 锚索的悬吊能力Ｐ为：Ｐ＝ＰＩ＞Ｗ Ｐ１为锚索的破断载荷，Ｐ１＝２６０ｋＮ 从计算可知，单根锚索能支护的面积为３．２ｒｎ２，因此确定． 本巷道锚索支设按“三、四、三”式支护。锚索支护间排距为２× ２ｍ。 ２．３锚索参数选择 依据研究结果，根据巷道围岩条件，锚索的作用和安全 系数及施工等影响因素，经过工程类比和理论验算，确定锚 索规格为 １５．２４ｍｍｘ８０００ｍｍ，锚索材料为钢绞线．钢绞线规 格为ｌｘ７ｘ１５．２４。锚索布置间距２ｍ，排距２．０ｍ。排列方式为 “三、四、三”式，树脂药卷端头锚固，每根锚索孔装４支￣２８ｘ ５００型树脂药卷，锚固长度２．０ｍ。托盘规格为８＝１０ｍｍ、 ３００ｍｍｘ３００ｍｍ钢板，锁具张拉锁紧。锚索预应力４０ＫＮ左 右，锚索布置见附图。 、／ 、 ，、 ２．４锚雳 施工 采用ＭＱＴ—Ｂ２０／２．０锚索钻机配Ｂ１９ｘｌ０００ｍｍ中空六 方可接长钻杆和￣３２ｍｍ金刚石复合片钻头打锚索孔．采用湿 式打孔，锚索孔钻到设计深度后，将孔中清理干净，然后把树 脂药卷和锚索粘结定位，并在锚索下端装上专用搅拌驱动 器，用锚索将药卷缓慢送至孔底，接着把专用搅拌驱动器尾 部六方头插到锚杆钻机上，一人扶住机头，一人操作锚杆机． 边向孔内推进边进行搅拌。前半程慢速旋转，后半程快速旋 转，搅拌时间控制在２０—３０ｓ，停止搅拌后，锚杆机暂不卸下， 待药卷凝固后再撤下锚杆机，卸下专用搅拌驱动器，装上托 盘和锚头，使托盘紧贴岩面。２小时后用千斤顶进行张拉，达 到张拉力后，卸下张拉千斤顶。至此，一根锚索即施工完毕。 ３应用效果 ３．１支护效果好：明显地改善了围岩受力状态．有效地控制 了围岩变形．保持了顶板的完整性，大大提高了支护的安全 可靠性。 ３．２减少了材料费用，经济效果显著。采用锚网喷、锚索联合 支护的直接经济费用投入，远远低于棚架支护。每米巷道可 节约资金１０１５元，再次项工程节约资金１２．１８万元，节 约３０％。 ３．３减轻了工人的劳动强度，加快了施工速度。锚索（杆）与 棚架相比，重量轻，安装方便。因此，在运输、安装方便都较棚 架省力，同时取消了运棚、架棚等繁杂的体力劳动，减少了工 人的劳动强度，施工速度较棚架加快４３％。 ３．４有效地控制巷道围岩变形，保持巷道稳定．减少维修工 作量，保证安全生产。 ４结束语 在软岩、煤巷掘进和巷道维修中，充分利用锚网喷组合 梁作用和柔性支护的特点，在有一定抗压强度的基础上，允 许围岩有适当的变形来释放能量，减小冒顶片帮的可能性； 同时利用锚索的加固作用，将喷层和围岩真正的结合起来， 形成刚性梁，促使应力向深部转移，增强围岩整体自撑能力。 这样可以提高巷道稳定性，保证安全生产。 锚索支护质量是支护成败的关键。为了保证锚索支护质 量，不但要选技术上可行，经济上合理的锚索品种、规格，以 及锚索间排距和锚固长度等参数，而且在施工时。还要保证 施加的预紧力大小、锚索长度和锚固长度满足设计要求。 监测工作是软岩巷道支护工作的基本组成部分。通过现 场检测，可以为支护参数优化和工程质量管理提供基础数 据，为以后施工积累经验。ｅ ［责任编辑：周天凤］ ｓｃ ＥＮｃＥ＆ＴＥｃＨＮ。Ｌ。ＧＹ Ｖ ｓ 。Ｎ科技视界』１ ２１
