锚网(梁、索)、喷联合支护在巷道特殊地带的支护应用

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摘 要：本文主要介绍了煤矿掘进巷道在穿过（煤）层、松软岩层等特殊地段时， 采用锚网、（梁、索） 、喷联合支护的技术工艺实践，通过对各种支护工艺的有效组合，有效的解决了复杂地段巷道的支护问题，确保了施工安全，并根据现场的实际情况，简单分析了在不同的地质条件下采用锚杆、预应力锚索等联合支护的技术原理，为类似巷道的支护提供有益的参考和借鉴。

关键词： 联合支护 锚索 锚网 巷道穿层

中图分类号：TD353 文献标识码：A

在巷道掘进施工中，经常遇到一些特殊地质条件，如巷道过断层、煤层、大断面巷道交岔口、松软膨胀岩层、高厢及立眼下口等。在这些条件下，巷道围岩的变形和破坏较为强烈，支护难度大，当支护设计不合理时，经常会发生冒顶垮塌，造成顶板事故。目前在煤矿穿（煤）层、松软岩层以及巷道交岔点、高厢等特殊地段巷道时常用的支护形式有：料石砌碹、U型钢拱形可缩性支架、锚喷支护、锚喷与砌碹联合支护、锚喷与U型钢拱形可缩性支架联合支护，金属棚支护等。上述几种支护形式中，料石砌碹、U型钢拱形可缩性支架、金属棚支护属于被动支护，支护成本较高，施工速度慢，受围岩条件限制，易发生变形，支护效果不理想；采用棚式支护时，一般是加密棚子、补打点柱或架设抬棚，这种支护方式劳动强度大、材料费用高，而且支护效果差，不能有效控制围岩的变形和破坏，保证巷道的安全状态。而锚网、（梁、索）、喷联合支护是主动支护，支护强度大，支护成本低，支护效果好，能够快速、有效地解决上述特殊条件下巷道的支护问题。

锚杆支护技术从1955年开始在煤矿巷道中使用，经过多年的研究改进和工程实践，已成为我国煤矿巷道的主要支护形式之一。特别是随着锚网、梁（索）喷的组合使用，进一步增大了锚杆支护的应用范围。在岩巷、半煤岩巷道、煤巷均得到广泛应用。近年来，白龙山煤矿积极推广应用高强度树脂锚杆支护，在穿（煤）层、松软岩层以及巷道交岔点、高厢及立眼下口等特殊地段巷道施工中采用锚网梁（索）喷联合支护技术，取得了良好的支护效果和技术经济效果。

1 锚网（梁、索）、喷联合作用机理

1.1作用机理阐述

当锚杆伸入稳定岩层时，它可以将破坏区岩层与稳定岩层相连，阻止破坏岩层垮落，同时锚杆提供径向和切向约束，阻止破坏区岩层扩容、离层、滑动，从而提高其承载能力。当锚杆不能伸入稳定岩层时，它的主要作用是在破坏区内形成次生承载层（挤压加固拱），阻止上部破坏岩层扩容、离层，同时使围岩深部岩层内的应力趋于平衡。金属网、喷层主要是防止锚杆间的软弱、破坏煤岩层掉落，保证挤压加固拱的完整性。锚索支护技术主要是将一定长度的低松弛高强度钢绞线配以专用锚具，通过树脂或砂浆进行锚固，再通过液压千斤顶在其尾部诱加预应力，达到对巷道顶板进行锚固支护的作用锚索除具有普通锚杆的悬吊作用、组合梁（拱）作用、楔固作用外，与普通锚杆不同的是对顶板进行深部锚固而产生强力悬吊作用，并且沿巷道纵轴线形成连续强支撑点，以大预紧力减缓顶板下沉。在采掘现场，对于围岩松动圈大、节理发育、顶板破碎及伪顶较厚等顶板条件复杂的巷道.通过锚杆对松动圈内的围岩顶板进行组合梁加固支护，再将锚索锚固到顶板深部，利用锚索的高承载力对巷道顶板进行锚固支护，使顶板内在锚杆支护下形成的组合梁的作用得到加强，同时锚索将容易离层塌落的顶板稳稳地悬吊在稳固的直接顶或老顶之下。锚索主要是将锚杆网支护形成的次生承载层与围岩的坚固承载层相连，阻止因次生承载层失稳而引起的顶板垮落。预应力锚索和普通锚杆这样相互补充，极大地改善了巷道的支护效果。

1.2锚杆（索）的几个作用机理简介：

1.2.1楔固作用

具有一定预应力的锚杆（索）可使破碎岩石紧密结成较大岩块，于是较大岩块间彼此会产生楔固作用，可使巷道顶板形成具有一定支撑力作用的拱。

1.2.2组合梁（拱）作用

这种作用机理认为，对于层状顶板，由于锚杆（索）作用，较薄的各岩层组合成一个岩梁支于巷道两帮之上，受上部岩层作用时，这个岩梁中的各层同时起支撑作用。

1.2.3悬吊作用

在巷道顶板适当位置存在较硬岩层时，锚固在该岩层上的锚杆（索）能将较松软的岩层顶板悬吊在上部坚硬岩层上。这种作用机理适用于顶板上一定范围内存在坚硬岩层，且要求锚杆（索）必须锚固到该岩层内定深度。

2锚网、（梁、索）、喷联合支护在穿（煤）层巷道中的应用

2.1.工程概述

白龙山煤矿底板回风穿层上山为一条倾角为23°，斜长达约100m的巷道，巷道在施工过程中需要揭穿多层煤层，分别有12#、9#、8#、7#、6#煤层，且煤层均有瓦斯突出的危险倾向，8#煤层与9#煤层合并，煤厚平均5.2m，且工作面正遇到一个落差为1.5m的正断层，断层附近岩石破碎，7#煤层厚1.1m，6#煤层厚0.7m，7#煤层与8#煤层之间层间距4.1m，6#煤层与7#煤层之间层间距6.0m；煤层呈南北走向，倾向西，煤层倾角-8°，煤层呈Ⅱ类破坏类型。

如何对该穿层巷特别是对具有瓦斯突出危险且厚达5.2m的8#煤层段巷道进行有效支护，技术人员研究了很多方案，采取了很多措施，经反复研究论证探讨，最终决定先在煤层中人工制造一个假顶，使用金属骨架假顶作为临时支护，巷道施工成矩形断面，然而由于该处巷道应力集中，断层发育，金属骨架假顶远不能承受顶板来压，紧接着需马上进行永久支护，那么，采取哪种永久支护方式最为安全妥当？经过反复论证，最终决定采用锚网、梁、索、喷联合支护进行支护管理；为加强支护，再采用架棚支护作为补充支护；可以说，这个地点顶板的复杂性以及支护工作的难度和复杂性都是开了石壕煤矿顶板支护先河的。

2.1.2该段永久支护方式确定

巷道顶部采用锚网、梁、索、喷联合支护方式进行支护管理，巷道帮壁采用锚网、喷支护方式进行支护管理。如图1：锚杆、锚索联合布置作用力示意图

2.1.3支护参数、要求及材料规格

金属网采用10#铅丝制作的机制锚网，网格均为50mm×50mm。顶网：长×宽=3500mm×800mm；顶锚杆采用Φ18mm的螺纹钢加工，锚杆长度为1800mm；帮网：长×宽=4000mm×800mm；帮锚杆采用Φ16mm的圆钢加工，锚杆长度为1600mm，配合蝶型铁垫板使用，规格为100mm×100mm×10mm；锚杆间排距均为700mm×700mm，锚杆间排距误差±100mm；锚杆与岩面角度不得小于70°，锚杆外露长度不超过100mm，两网间搭接不少于100mm，网与网连接必须采用14#铅丝间隔200mm进行捆扎且必须连接可靠，锚网、铁垫板必须贴紧岩面，螺帽上紧上齐。

树脂：顶部锚杆配合2条CK2835型树脂锚固剂使用，帮壁使用1条，施工锚杆时采用BK—30风动锚杆机打孔和搅拌锚杆。药卷搅拌时间8—15秒钟，锚杆匀速的推至孔底，不能摇晃，待8-15分钟后再上紧垫板、螺帽。

锚梁参数要求：采用直径12mm的圆钢制作，全长3300mm，锚梁排距为700mm，要求施工时，锚梁压紧两锚网搭接处，铺平铺直，垫板紧压锚梁。

锚索参数及施工要求：采用直径15.24mm的钢绞线制作，全长8000mm的3根，全长7500mm的2根，全长7000mm的3根，其余全长6000mm，共需20根，每根锚索使用3条树脂药卷，锚索托板尺寸：长×宽×厚在300mm×300mm×12mm以上，锚索的破断力达10T以上。锚索施工在两锚梁之间的空隙内，锚索与锚索之间的间距为1000mm，排距为1400mm，锚索采用“五花眼”布置，锚索外露长度不超过300mm。采用MQT-130型风动锚索机配合Φ28mm的钻头、Φ19mm的钻杆进行打眼，根据锚索长度及位置需要进行眼孔施工，同时采用MQT-130型风动锚索机搅拌药卷，搅拌树脂药卷8～15秒时将锚索匀速推至眼底后拧紧螺帽，同时严禁摇动锚索杆体，锚索使用MDY-180型锚索预应力张拉千斤顶张拉锚索预紧力，锚索端部施工在稳定岩层中。

喷浆要求：喷射混凝土厚度为50mm，分2～3次喷至规定厚度，以喷浆厚度能够覆盖所有锚、网、梁为原则，未能覆盖须进行补喷。

2.1.4支护效果检验

采用上述支护加固措施后，巷道支护得到有效的解决，巷道的安全状况得到可靠保证，以此看来，采用这样的联合支护方式对穿层巷的顶板管理是切实有效的。

参考文献

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[2]李广兴.锚杆锚索联合支护在巷道掘进中的应用，1999.

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