锚索代替锚杆在切眼掘进中的应用

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摘要：本文按特殊顶板的特性对特殊形式的锚网支护技术加以阐述，对相同地质条件下切眼支护形式的选择具有参考价值。

关键词：特殊顶板；锚网支护；切眼；支护；形式

2071E工作面在切眼掘进过程中发现，局部顶板在1.5m―2.0m深处有有一层0.5m厚左右的夹煤，正常掘进中经过计算选用长2.4m直径22.5的高强锚杆，这就意味着锚杆顶端深入稳定岩层的深度只有0.4m左右，给安全施工带来重大隐患，针对这一情况，经反复研究与验算，采用3.5米长的锚索代替锚杆进行支护，从而确保了支护形式，消除了安全隐患。

1 地质概况

2071E工作面为较稳定的中厚煤层，西部受断层影响煤厚变化较大。煤层厚度0.5m～4.83m，平均厚度3.5m。东部较厚，西部略薄。煤层走向在50°～70°之间变化。煤层倾角在3°～8°之间，平均5°。老顶：灰色细砂岩，厚度3.6m，岩性显粗糙，上部含植物化石。夹粉砂岩薄层，沿层面含植物碎屑化石。直接顶：深灰色粉砂岩，厚度1.6～3.9m,平均2.0m，时粗时细，泥质胶结，含大量苛达化石。伪顶：灰色泥岩，厚度0～0.5m，平均0.3m，不稳定。直接底：深灰色粉砂岩，厚度0.8m，泥质胶结，含大量植物根化石。老底：深灰色细砂岩，厚2.2m，成分以石英为主，可见云母，泥质胶结，含少量植物根化石。

2 支护形式

切眼规格为：最大宽度（荒断面）为6.9米，巷中高（荒断面）均为3.2m。

切眼顶板采用“3.5m锚索＋顺板棚＋金属网＋8.0m锚索”支护。切眼“锚杆”选用长3.5m直径15.24的锚索，每孔3个树脂药卷，按间距0.72m，排距0.8m布置，每排10根；在切眼内沿倾向布置两趟8.0m锚索，每孔6个树脂药卷，排距3.5m，距帮2.0m，在切眼巷中距两帮各2.5m沿倾向各加一趟顺板棚，板棚由3.15m以上单体液压支柱和3.5m长π型钢梁组成，要求“一梁三柱”。

3 安全系数验算

按普氏理论计算冒落拱高度H：

H= ――[B/2+h・tg(45-φ帮/2)°]

f顶

式中：B―巷道宽度，切眼取6.9m

h ―巷道高度，切眼取3.0m

f顶―顶板岩石普氏硬度系数，取4；

φ帮―帮煤体的内摩擦角，取15度。

通过计算得：H切眼=1.43m

式中：q─单位面积的顶板压力 t；

P1─单棵“锚杆”的锚固力，取10t（实验测得）；

P2─单体支柱的额定工作阻力，25t/棵；

PЗ─锚索的预紧力，取10t（实验测得）；

KB─单体支柱工作时的不均系数，取0.8；

KZ─单体支柱工作时的增阻系数，取0.9；

γ─岩石容重，取2.61t/m3

B―巷道宽度，切眼荒断面取6.9m

上述计算结果表明，切眼若采用“锚杆”+锚索+钢梁联合支护，其对顶板压力的安全系数为6.27>2，符合支护强度要求。

经拉拔实验测得直径15.24mm的锚索的锚固力为10t，大于直径22.5mm的高强锚杆。结论：切眼用长3.5m直径15.24的锚索代替长2.4m直径22.5mm高强锚杆，材料强度符合要求。

4 切眼顶板支护布置图

5 注意事项

及时安设顶板离层仪，每30-50米安设一个，开口位置加设一个，每天安排专人观测数据，发现顶板下沉量超标时及时汇报区值班人员或矿有关人员，制定专项措施进行加强支护。

6 施工效果及结论

在切眼施工中，对巷道顶底板移近量、3.5m锚索及8.0m锚索锚固力进行了连续监测和随机抽查。通过观测发现，在刚掘进完成时顶底板移近量相对较大，后期逐步稳定。3.5m锚索及8.0m锚索均未出现拉断、失效、顶板超过离层临界值等现象。

经过2071E工作面切眼的施工实践，可以得出以下结论：金属网+钢筋梯子+3.5m锚索+8.0m锚索+顺板棚的联合支护方式能够保证宽切眼安全施工，值得在相同地质条件下切眼掘进过程中推广和使用。