錨網(wǎng)索在急傾斜煤層巷道支護(hù)技術(shù)中的應(yīng)用

王野

（國(guó)投新集能源股份有限公司新集三礦，安徽 鳳臺(tái) 232100）

1 概述

新集三礦隸屬于國(guó)投新集能源股份有限公司，位于安徽省鳳臺(tái)縣境內(nèi)，地處淮河北（西）岸。井田面積6.8174km2，礦井地面標(biāo)高+20m～+22m，礦井地質(zhì)儲(chǔ)量16130.7萬(wàn)噸。礦井為急傾斜煤層開采礦井，由合肥煤炭設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)能力30萬(wàn)噸/年，后經(jīng)新集礦區(qū)設(shè)計(jì)院補(bǔ)套設(shè)計(jì)為60萬(wàn)噸/年。2006年經(jīng)安徽省經(jīng)貿(mào)委核定生產(chǎn)能力為75萬(wàn)噸/年，截至目前服務(wù)年限為11.6年。

2 急傾斜煤層巷道支護(hù)存在的問(wèn)題

-285m西四3煤注漿巷位于一水平西四采區(qū)。煤層頂板以灰白色，厚層狀的中粗砂巖為主，中粗粒結(jié)構(gòu)，致密，堅(jiān)硬，局部發(fā)育有灰～深灰色的砂質(zhì)泥巖；底板以灰黑～黑色、厚層狀海相泥巖為主，斷口平整，發(fā)育有炭質(zhì)薄膜，含有少量的植物化石碎片和大量的白云母碎片。該巷沿3煤頂板施工。

3 施工工藝

敲幫問(wèn)頂→校正中、腰線→打上眼、放炮→找頂、打帶帽點(diǎn)柱→打中、頂部錨桿、錨索、掛網(wǎng)→安設(shè)防片網(wǎng)→倒貨→打幫部錨桿、錨索→打下眼、放炮→敲幫問(wèn)頂→出貨。

4 支護(hù)設(shè)計(jì)

4.1 支護(hù)材料的選擇

錨桿：φ20×2000mm左旋無(wú)縱筋螺紋鋼。錨索：φ17.8×6300mm低松弛、高預(yù)應(yīng)力鋼絞線。托盤：錨桿托盤選用d12鋼板制成150×10mm的平托板；錨索托盤選用d12鋼板制成200×10mm的平托板。

金屬網(wǎng)：規(guī)格為φ6mm鋼筋焊制的1.0×1.0m或2.0m×1.0m的鋼筋網(wǎng)。鋼帶：采用φ16mm的鋼筋焊成的普通H型鋼帶，鋼帶分為長(zhǎng)1.9m、3.0m兩種。錨固劑：Z2350型樹脂錨固劑。

4.2 支護(hù)參數(shù)的確定

（1）錨桿長(zhǎng)度

錨桿長(zhǎng)度計(jì)算：L=L1+L2+L3

式中：L-錨桿長(zhǎng)度，m；L1-錨桿在巷道中的外露長(zhǎng)度，一般取0.1m；L2-錨桿有效長(zhǎng)度，m；L3-錨桿錨固長(zhǎng)度，經(jīng)拉拔試驗(yàn)后確定為1.0m。

其中：L2=B/2f=4/（2×3）≈0.7m

式中：B-巷道開掘?qū)挾?，平均?.0m；f-巖石堅(jiān)固性系數(shù)，煤、巖綜合取3。

則：L=0.1+0.7+1.0=1.8m。

根據(jù)新集三礦實(shí)際情況確定選用長(zhǎng)度為2.0m的等強(qiáng)度螺紋鋼錨桿。

（2）錨桿間排距

錨桿間排距一般不超過(guò)錨桿長(zhǎng)度的1/2，以有利于形成壓力拱。這里取800mm。

（3）錨索長(zhǎng)度

錨索長(zhǎng)度計(jì)算：L≥L1+L2+L3

式中：L-錨索長(zhǎng)度，L1-錨固段長(zhǎng)度，取3.0m；L2-自由段長(zhǎng)度，取2.5m；L3-漲拉段長(zhǎng)度，取0.3m；

則：L≥3.0+2.5+0.3=5.8m。

根據(jù)新集三礦實(shí)際情況確定選用長(zhǎng)度為6.3m的等強(qiáng)度錨索。

（4）錨索間排距：錨索排距為3.2×2.4m。

（5）錨桿及錨索錨固劑的使用選用Z2350樹脂錨固劑，施工時(shí)每根錨索選用3支樹脂錨固劑；每根錨索選用4支樹脂錨固劑。錨桿頂部、幫部錨桿抗拔力≥10t；錨索頂部，幫部錨桿抗拉力≥15t。

（6）鋼帶布置。鋼帶按巷道斷面形狀頂部彎成弧形，兩幫底腳沿巷道方向安裝，每排5塊，

4.3 巷道圍巖觀測(cè)情況

巷道圍巖活動(dòng)主要表現(xiàn)為頂板離層、下沉、冒落、兩幫片幫、滑移、收斂變形、底板鼓起等。由于錨網(wǎng)索支護(hù)的巷道圍巖活動(dòng)具有隱蔽性，難以讓人察覺(jué)，且圍巖的破壞失穩(wěn)往往沒(méi)有明顯的預(yù)兆，破壞具有突發(fā)性。-285m西四3煤注漿巷安設(shè)儀器有頂板離層儀和錨桿（索）測(cè)力計(jì)。通過(guò)對(duì)頂板離層情況、收斂變形情況進(jìn)監(jiān)測(cè)及分析，以此判定支護(hù)效果。首先在頂板穩(wěn)定及中等穩(wěn)定的巖層中每隔30～50m處安設(shè)一組離層儀，頂板不穩(wěn)定時(shí)每隔30m安裝一組頂板離層儀，在地質(zhì)構(gòu)造帶和巷道交岔點(diǎn)內(nèi)都要安設(shè)。具體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖 2～3。

由圖中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，頂板離層量平均值為9.9mm，巷道兩幫收斂變形平均值為18.5mm。該巷道整體變形較小，已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。施工期間，對(duì)每根錨桿（索）錨固力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，錨桿頂部，幫部錨桿錨固力≥10t；錨索頂部，幫部錨桿錨固力≥15t，從效果來(lái)看以上數(shù)據(jù)能夠滿足支護(hù)強(qiáng)度要求。該巷道頂部圍巖較為穩(wěn)定，兩幫圍巖相對(duì)頂部穩(wěn)定性較差。通過(guò)一段時(shí)間的監(jiān)測(cè)，該巷沒(méi)有進(jìn)行任何維修，支護(hù)效果十分理想，充分說(shuō)明該巷道試用錨網(wǎng)索支護(hù)是成功的，可行的。

圖2-2 85m西四3煤注漿巷頂板離層量曲線

圖3-2 85m西四3煤注漿巷頂板收斂變形曲線

4.4 經(jīng)濟(jì)效益分析

將-285m西四3煤注漿巷以往采用架棚支護(hù)與現(xiàn)采用錨網(wǎng)索支護(hù)在經(jīng)濟(jì)效益方面進(jìn)行比對(duì)分析，其費(fèi)用組成如表1、2所示。

表1-2 85m西四3煤注漿巷架棚單位工程造價(jià)表

表2-2 85m西四3煤注漿巷錨網(wǎng)索單位工程造價(jià)表

由表1、2顯示出，架棚支護(hù)單位工程造價(jià)為5400元/m，

錨網(wǎng)索支護(hù)單位工程造價(jià)為2213元/m。錨網(wǎng)索支護(hù)大大減少了初期投入費(fèi)用，極大地提高了掘進(jìn)綜合效率。采用錨網(wǎng)索支護(hù)的巷道總計(jì)約1000m，初期投入費(fèi)用節(jié)省了近319萬(wàn)元。

結(jié)語(yǔ)

-285m西四3煤注漿巷試用錨網(wǎng)索支護(hù)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的觀察監(jiān)測(cè)，支護(hù)效果較好，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)均正常，且該巷道沒(méi)有進(jìn)行返修。說(shuō)明該段巷道在支護(hù)參數(shù)選擇方面較為合理，滿足了巷道穩(wěn)定性的要求。該支護(hù)形式與架棚支護(hù)相比有幾下優(yōu)點(diǎn)：（1）在施工工藝方面，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。（2）支護(hù)效果明顯優(yōu)于工字鋼梯形棚支護(hù)，降低了巷道返修率。（3）節(jié)約了成本投入，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

[1]陸士良，湯雷，楊新安，錨桿錨固力與錨固技術(shù)[M].北京；煤炭工業(yè)出版社，1998（11）.

[2]耿獻(xiàn)文，譚云亮，深部軟巖巷道錨桿支護(hù)技術(shù)研究與實(shí)踐 [J]. 非金屬礦.2002，25（4）：47-48.