摘 要：錨桿（索）支護(hù)作為一種經(jīng)濟(jì)有效的采準(zhǔn)巷道支護(hù)方式，在煤礦巷道中已得到廣泛應(yīng)用，但由于煤礦井下地質(zhì)條件的復(fù)雜性和多變性，斷錨、斷索現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，對安全生產(chǎn)及人員生命構(gòu)成威脅。本文以井工二礦21113工作面主運(yùn)巷為例，通過分析施工巷道斷錨、斷索原因，提出了有針對性的控制對策，確保了巷道圍巖得到穩(wěn)定控制。

關(guān)鍵詞：錨索斷裂；錨網(wǎng)支護(hù)；原因分析

1 工程概況

平朔井工二礦21113主運(yùn)巷沿11煤底板布置，11煤屬石炭系太原組煤，煤厚平均3.7m，傾角平均2.5°，屬近水平煤層。巷道設(shè)計(jì)為矩形斷面，規(guī)格5.0×3.5（寬×高）=17.5m2，布置于9煤層采空區(qū)下。巷道直接頂為厚度1.5m的砂質(zhì)泥巖，直接頂上方有一層0.6～0.9m厚的10煤；巷道底板以細(xì)砂巖為主，平均厚7.49m。

巷道原支護(hù)采用錨索網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)形式，錨索為Φ17.8mm×5500mm的鋼絞線（1×7股），垂直頂板布置，間排距1800mm×2000mm，每排3根；錨桿為Φ22mm×2400mm的左旋螺紋鋼，垂直頂板，間排距900mm×1000mm，每排6根；網(wǎng)片為鋼筋焊接方格網(wǎng)，規(guī)格3000mm×1300mm；配合4800mm×80mm×10mm的鋼筋鋼帶護(hù)頂。

2 頂錨索斷裂情況及原因分析

2.1 頂錨索斷裂情況

21113主運(yùn)巷與正在回采的相鄰21109工作面主運(yùn)巷之間留有15m寬護(hù)巷煤柱，錨索斷裂發(fā)生在相鄰工作面回采期間，破斷區(qū)域位于21113主運(yùn)巷410～510m，斷裂形式為角錨索剪斷，4股鋼絞線斷口與橫截面約成45°夾角，斷口比較光滑，3股鋼絞線斷口與橫截面水平，斷口凹凸不平；錨索斷裂位置為尾端1～1.5m處破斷。

2.2 錨索破斷原因分析

1）頂板層間距：近水平煤層按照太沙基理論計(jì)算巷道開挖后形成的冒落拱高度H=0.25～0.55（B+Hi）=4.67m，即巷道頂板上方4.67m范圍內(nèi)頂板不及時(shí)支護(hù)，可能發(fā)生冒落；巷道布置在9煤采空區(qū)下，410-510m區(qū)間頂板層間距4.3～5.1m，平均4.6m，層間距薄、承載能力差，巷道冒落后極易溝通上覆9煤采空區(qū)。

2）圍巖物理力學(xué)性質(zhì)：410-510m區(qū)間直接頂為厚度1.5m的砂質(zhì)泥巖，強(qiáng)度低、遇水極易膨脹，且直接頂上方1m有一層0.6～0.9m厚的10煤薄煤層；受兩層厚度不大的軟弱巖層影響，頂板巖層整體彈性模量低，在地應(yīng)力作用下，巖層內(nèi)極易積聚彈性能量，隨時(shí)間增長，儲存能增大，而巷道底板為硬度較大的細(xì)砂巖，難以發(fā)生底鼓釋放能量，在相鄰面采動壓力作用下，極易釋放變形能導(dǎo)致頂板巖層離層和破壞，頂板壓力會越來越大，直至錨索破壞。

3）錨桿支護(hù)作用：頂錨桿垂直頂板布置，由于巷道冒落拱高度4.67m，加上頂板巖層存在兩層軟弱夾層，使得頂錨桿錨固力差，支護(hù)體系中組合梁作用不明顯（頂錨桿僅發(fā)揮淺表層的銷釘懸吊作用），因此，整個(gè)支護(hù)體系主要發(fā)揮了錨索的懸吊作用，錨索承受大部分頂板巖層壓力。

4）使用環(huán)境方面：410～510m區(qū)間由于巷道標(biāo)高較低為積水區(qū)，靜態(tài)頂板積水的存在，一方面使得巷道頂板強(qiáng)度降低、自身穩(wěn)定性變差；另一方面頂錨索長時(shí)間受上覆9煤采空區(qū)積水侵泡，導(dǎo)致錨索生銹、鋼絞線強(qiáng)度降低，或與樹脂藥卷接觸使藥卷失效，使得錨索達(dá)不到設(shè)計(jì)承載力，影響支護(hù)質(zhì)量；另外，10、11煤層硫分較高，硫及硫化物侵入錨索細(xì)微裂痕后將使得錨索強(qiáng)度降低，支護(hù)能力下降。

5）頂板活動及壓力影響：巷道頂板下沉?xí)r，會在其層面內(nèi)發(fā)生移動和變形，如錨桿間距的縮短、頂板鋼帶的彎曲、頂板巖層的臺階下沉與錯(cuò)動等現(xiàn)象。21113主運(yùn)巷受采動壓力影響，錨索錨固力難以控制頂板下沉?xí)r，頂板巖層內(nèi)將發(fā)生離層或斷裂，在動壓作用下，頂板巖層將發(fā)生彎曲轉(zhuǎn)動、層間錯(cuò)動等活動，產(chǎn)生剪切作用。此時(shí)，錨索將受彈塑性變形能釋放壓力及頂板巖層剪切作用的雙重影響，錨索斷裂不僅由頂板壓力所致，還有相當(dāng)一部分是被頂板活動時(shí)引起的剪切作用所致。

3 防范措施的提出

1）錨索支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，近水平煤層中掘進(jìn)巷道應(yīng)盡量使錨索垂直頂板布置，當(dāng)煤層傾角變大時(shí)或滿足掘進(jìn)變坡施工需要導(dǎo)致不能垂直頂板布置錨索時(shí)，應(yīng)盡量保證施工角度在15°以內(nèi)。

2）加大錨索預(yù)緊力，增加頂板巖層界面的擠壓力和摩擦力，充分發(fā)揮錨桿支護(hù)的組合梁作用，提高巖體自身承載力，降低頂板巖層之間的錯(cuò)動程度，防止強(qiáng)烈剪切力作用于錨索使其斷裂。

3）增加錨索托盤泄壓裝置，充分讓壓。在受動壓影響劇烈的區(qū)域，進(jìn)行錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)時(shí)，增設(shè)泄壓裝置，即在錨索托盤和頂板間增設(shè)緩沖層，采動壓力達(dá)到緩沖層時(shí)衰減，避免強(qiáng)烈動壓直接作用于錨索。對于受采動壓力影響較小區(qū)域巷道錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)時(shí)，在錨索托盤和頂板之間安設(shè)50mm厚的木板形成泄壓緩沖墊層。

4）加強(qiáng)頂板離層管理，對于錨網(wǎng)支護(hù)巷道出現(xiàn)的頂板破碎、壓力大的地點(diǎn)，及時(shí)進(jìn)行架設(shè)工字鋼棚輔助加強(qiáng)支護(hù)。對巷道高冒區(qū)兩端、中部及巷道擴(kuò)寬處均采用錨索配合W鋼帶加強(qiáng)支護(hù)。

4 結(jié)論

1）錨網(wǎng)支護(hù)巷道錨索破斷容易導(dǎo)致巷道變形甚至出現(xiàn)冒頂事故，研究錨索破斷原因及防止對策具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2）錨索斷裂不僅由頂板壓力所致，還有相當(dāng)一部分是被頂板活動時(shí)引起的剪切作用所致。錨網(wǎng)支護(hù)巷道施工時(shí)應(yīng)盡量提高錨桿（索）的預(yù)緊力，近水平煤層巷道按設(shè)計(jì)要求盡量垂直頂板布置，充分發(fā)揮錨桿的組合梁作用，不能依靠錨索的懸吊作用，應(yīng)充分發(fā)揮支護(hù)體系的整體效應(yīng)。

3）井下地質(zhì)條件復(fù)雜多變，發(fā)現(xiàn)錨桿、錨索支護(hù)斷裂后，及時(shí)分析破斷原因，制定針對性的防范措施，消除錨網(wǎng)支護(hù)巷道頂板隱患，保證礦井安全生產(chǎn)。

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作者簡介：

張立海（1964-），男，河北故城人，高級工程師，碩士，畢業(yè)于河北煤炭建筑工程學(xué)院采礦工程專業(yè)，從事生產(chǎn)技術(shù)管理工作。