大直径锚索.doc

大直径锚索在软岩交岔点联合支护中的应用李超峰谷祖雨高长举李鸿雷（峰峰集团有限公司九龙矿 河北邯郸 056201） 摘 要：本文介绍了大直径锚索支护技术在交岔点中应用的情况，从技术、经济、施工三方面进行了比较，论述了这种技术的优越性，并通过实践说明了大直径锚索支护在九龙煤矿应用的良好效果。关键词：大直径锚索 锚喷联合支护 交岔点前言：在不稳定岩层中开掘交岔巷道。通常采用架设金属棚或发碹，但在使用中或实际施工中均存在不足之处，为了克服架棚和砌碹支护所存在的不足，在九龙煤矿中应用大直径锚索喷联合支护，取得了较好的效果。1.施工交岔点的概况九龙煤矿设计生产能力为120万吨/年，分南北翼开采，位于九龙煤矿-600 m水平的北二采区大巷交岔点，其服务时间在30年以上，距地表716m。交岔点长度为16m，其断面为半圆拱形，最大跨度为8m，巷道最大高度为5.4m。巷道的层位的围岩为浅灰、灰色钙质砂岩、泥灰岩、页岩夹薄煤层，属稳定性较差岩层。巷道开掘后如不采取及时和永久支护，空顶超过一定距离极易产生片帮、冒顶现象。2.大直径锚索喷联合支护的原理通过锚杆的挤压加固作用在围岩中形成一定厚度的均匀连续压缩带，即挤压加固拱，它不仅能保持自身的稳定，而且能够承受地压，阻止上部围岩的松动和变形；再加上锚索悬吊在深部围岩的岩层里起到进一步悬吊作用。.锚、网、喷射混凝土层在支护中的作用封闭作用：初喷和复喷砼，可起到加固与防治风化，提高围岩的强度，同时防止因水和风化作用造成围岩破坏与剥落。增强作用：可改善围岩应力的状态，通过喷射混凝土，一方面将围岩表面的凹凸不平处填平，消除因岩面不平引起的应力集中现象，避免过大的集中应力所造成的围岩破坏，另一方面使巷道周边围岩由双向受力状态变成三向受力状态，提高围岩的强度。柔性作用：由于喷射混凝土的黏结强度大，能和围岩紧密黏结在一起共同工作，同时由于喷层具有一定的柔性可以和围岩共同变形，产生一定的径向位移。在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，使围岩的自支承能力得以充分发挥。因而喷层在与围岩共同变形中受到压缩，防止围岩发生松动破碎。粘结作用：喷层、加网与岩石的粘结力和抗剪强度足以抵抗围岩的局部破坏，防止个别危岩的滑移或坠落，岩块间的连锁咬合作用就能得以保持，这样不仅能保持围岩自身的稳定，并且与喷层构成共同承载的整体结构。挤压成拱：锚杆和金属网把喷层与巷壁牢固地结合在一起,可以相应增大锚杆托板的面积，从而改变了原来巷壁的全面积点锚固，在锚杆长度相同，密度相同的情况下，增大了挤压加固拱的厚度，提高了巷道抗破坏能力。总之，采用锚喷网联合支护使得这三种支护形式有机结合一体，大大提高围岩的自身支承能力和喷层的外部支承能力，达到一次成巷的目的。.锚索的加强悬吊作用锚索直径为18.9mm，长度为8.3mm，孔深为8m，孔径为28mm,锚固长度不小于1.5m，每根锚索配备2支CK2352型和3支K2352形锚固剂，安装顺序为由快到慢。锚索是由7根5mm钢丝组成的钢绞线，低松驰级，强度级别为1860MPa，最低破坏载荷260.7KN，300mm300mm厚16mm铸钢托盘进行加固。锚索上端锚固在围岩内部较坚硬的岩层中，把一层或几层稳定（不稳定）且比较平而薄的直接顶板通过锚索悬吊在比较坚硬的岩层上，起到悬吊作用。.锚喷网支护参数的选择锚杆选择：根据锚喷规范“在标准设计600轨距巷道断面中主要大巷的锚喷参数”选取锚杆长度为2. m, 间距为600600，锚杆布置采用矩形等方式进行布置。锚索间排距均为1.5m，三花方式布置，锚索施工应滞后于前头施工20m左右（约一个月的滞后时间）。金属网的选择：金属网钢筋必须满足强度和刚度的要求，有一定的抗剪、抗弯曲能力；人为用力使之随巷道的拱形曲线弯曲，经过锚杆锚固后紧贴初喷的砼壁；网格不能过小，以免喷射砼时网后出现空洞影响碹体强度；网片的大小合适，施工中使用方便，易于操作。经过几种金属网的使用情况看，决定采用网的钢筋直径为 6.5mm、网格为150150mm、网片规格为9001500mm比较合适。结合九龙煤矿的实践经验，根据巷道服务年限、跨度和围岩的稳定性，确定喷射混凝土厚度为150进行永久支护。喷射混凝土分2次进行，先初喷50，然后打锚杆挂网再复喷100达到设计厚度，这样做可起到及时支护的作用，避免片帮、冒顶的现象发生，保证安装锚杆时安全，还可使金属网置于碹体之中，充分发挥金属网在混凝土中抗剪抗拉的作用，提高混凝土的强度。通过初喷填补巷道壁的凹凸不平，使金属网能够充分接触巷壁，相应增加锚杆的外部锚固面积，提高围岩挤压加固拱厚度和质量。.巷道的施工.1施工工艺：利用YTP-26型风动凿岩机打眼，爆破掘进， PZ-5B型转体式喷射机喷射混凝土支护。.2施工方式：采用四班作业“两掘两喷”交叉进行，即第一班掘进出渣，第二班进行装锚杆挂网喷射混凝土如此循环下去。.3掘进班主要工序：a打上部眼；b 装渣；c打下部眼及锚杆眼,挂网；d 爆破；e 进行支护。支护班主要工序：a 准备工作；b 装锚杆挂网，拌料；c 初喷工作面空顶；d 复喷挂网处的顶板；e 清理机械及回弹物；f后路打顶部锚索。.4爆破循环进度的确定：在极易产生片帮、冒顶的情况下，使用普通锚喷支护难以实施，因此根据锚网喷参数确定，所使用金属网的规格为0.9 1.5 m,要满足正规循环作业并及时进行锚网喷支护,工作面不留空顶,循环进度就必须定为不超过1.0m。.5施工中注意的几个问题：必须采用光面爆破，爆破后的巷道断面轮廓符合设计要求，为挂网喷射混凝土创造良好条件；尽量缩短空顶时间，严格控制片帮、冒顶的现象发生，及时喷射混凝土进行临时支护；如发生片帮冒顶，初喷后一定使得巷道断面轮廓圆滑，以利于挂网和复喷；锚杆眼必须垂直巷壁，安装锚杆以前用吹风管将眼孔吹净，锚杆要送到眼底，初锚固力要达100150KN以上；复喷时前面一定要留出150 mm的网头不要喷，以便和下一循环的网进行搭接，复喷厚度要达到100mm，绝不允许有漏铺网的地方。.不同支护工艺的技术、经济比较1、采用砌碹支护，静压下服务年限长，通风阻力小，在使用过程中不需要进行维护。但施工较大断面时工艺复杂，技术难度大，施工过程中掘进与支护作业相互影响，工作面与砌碹支护之间需要做临时支护，同时砌碹施工速度慢，工种多，人员配备多，工资费用高，材料消耗多。2、采用金属棚支护施工工艺简单，掘进、支护顺序作业，掘进人员同时兼做支护工作，人员配备少，施工速度快。但这种支护形式对稳定性较差岩层的顶板不容易控制，容易造成冒顶，通风阻力大，并且以后的维护费用高，每隔段时间需要重新修复一次帮、顶，影响矿井的正常生产，对于主要运输巷道不宜采用此种支护形式。在大的交岔点无法采取该支护方式。3、锚网索喷联合支护形式施工工艺比较简单并且安全、可靠，服务年限长，经受住动压的影响，使用过程中不需要进行维护，通风阻力小，施工速度快，人员配备少，工资费用低，材料消耗小，单位成本低。但要求工作队的整体素质比较高，各道工