锚索锚网联合支护在西固煤业公司的推广应用

张宝平

【摘要】结合实际的地质情况，分析了锚索—锚网联合支护技术的机理，指出了联合支护技术的效益，并提出了对施工设备和施工工艺的要求。

【关键词】锚索—锚网联合支护 支护技术 西固煤业公司

一、工作面概况

该工作面为单斜构造，南东低北西高，巷道所含煤层编号为5#，平均厚度3.6m，煤层倾角8°—10°。煤层基本顶为黑色灰质泥岩，厚度0.25m，全层含黄铁矿结核。直接顶为砂岩，层面含大量云母，厚度4—6m。底板为石英砂岩，上部为灰白色石英砂岩，下部为黑色粉砂岩，致密坚硬。该巷道井下标高+340——+400m，基本处于渭北奥陶纪380m水位之下，受奥灰承压含水层影响，5#煤层有淋水、滴水现象。西固煤业公司21采区21煤皮下山，巷道支护设计为锚索锚网联合支护试验段，该巷道设计长度265m。

二、錨索一锚网联合支护作用机理

预应力锚索锚网技术是在结合预应力混凝土和一般锚杆支护发展起来的一项软岩锚固技术。在巷道硐室跨度很大，围岩岩性较差，上覆岩层形成较大构造应力或松散压力时，采用预应力锚索锚网技术，利用其长度优势，穿过围岩松动圈或破碎带达到深部稳定岩层中，施以较大的预应力，形成明显的主动支护，使围岩得到有效控制。长锚索与短锚杆相结合的支护方式，实质上是把短锚杆范围自承拱通过长锚索将其固定在较大的压缩圈内，并通过锚索把力传递到围岩深部的稳定岩体内，因此能在尽量不破坏围岩的同时充分利用围岩的力学性能，改善围岩的受力状态。

三、支护设计

1、巷道断面

巷道断面为矩形，掘进断面：宽3.2m，高2.5m，面积7.5m²；净断面：宽3.0m，高2.4m，面积6.72m²。

2、支护形式

巷道沿直接顶掘进，全断面锚网支护，钢筋粱加强支护，顶部配合锚索联合支护。锚杆间距0.7m，排距0.8m，锚索排距3.2m，即间隔3排锚杆施工一组锚索。如果地质条件复杂多变时，可以缩小锚索排距；也可将锚索按照“一二一”形式布置。锚索支护形式为中间一根锚索、两边各一根22螺纹钢锚杆、一根钢带组成。

3、支护参数

锚杆采用圆钢，规格18mm×1.8m；铁丝网1m×4m；木托板：1.5m×3m×0.5ml铁托板：0.1m×0.1m×0.08m；顶部锚固剂采用树脂锚固剂端头锚固，长度350mm，树脂锚固剂为23mm×350mm的快速锚固剂，凝固时间1min，搅拌时间约20—30s。帮部采用水泥锚固剂，端头锚固，长度300mm。

锚索为7股钢绞线，直径约15mm，长度5.0m。锚索锚固剂为MSZ2335型中速树脂锚固剂，搅拌时间20—30s，1小时后上钢带。锚杆机型号MYT—125，钻头28mm。

锚杆锚固力不小于40KN，锚索锚固力不小于120KN。

锚杆有关参数的验算：

锚杆长度计算L=KH+LI+L2

式中：L—锚杆长度，m；H—冒落高度，m；K—安全系数，一般取K=2；L1—锚杆锚入稳定岩层的深度，一般按经验取0.5m；L2

锚杆在巷道中的外露长度，一般取0.1m；

其中：H=B/2F=3.2/2×4=0.4m

式中：B—巷道开掘宽度，取3.2m；F—岩石坚固性系数，砂岩取4；

则：L=2×0.4+0.5+0.1=1.4m，由于巷道沿直接顶掘进，因此，锚杆长度取1.8m。

锚杆间排距计算A2=Q/KHR

式中：A—锚杆间排距，m；Q—锚杆设计锚固力，40KN/根；H—冒落拱高度，取1m；R被悬吊煤的重力密度，取14KN/m3；K

安全系数，一般取2；

A=√40/2×1×14=1.19m；因此，锚杆间距选取0.7m，排距选取0.8m符合设计要求。

巷道支护图如下图示：

四、支护工艺

1、锚杆

当爆破工作结束后，在临时支护下打锚杆眼，先打顶部锚杆（先中间后两侧），后打两帮锚杆眼。帮部采用水泥锚固剂，每孔3节，端头锚固，长度300mm。顶部锚固剂采用树脂锚固剂端头锚固，每孔2节，长度350mm，树脂锚固剂为23mm×350mm的快速锚固剂，凝固时间1min，搅拌时间约20—30s。锚杆安装的同时铺设铁丝网。锚杆外露不超过50mm。

2、锚索

打锚索眼——清理锚索孔——安装锚索（先将树脂锚固剂送人眼底，插入锚索，连接好锚索安装器后，用锚杆机边推进边搅拌，搅拌时间约20—30s。）锚索外露不超过300mm。

五、支护效果与结论

（1）此巷道在施工过程中，共设置3处检测点。通过观测，此段锚网支护巷道的顶板离层、巷道收敛量均无变化。

（2）根据预应力锚索锚网联合支护与单一锚网支护现场观察比较，可以看出采用锚索锚网联合支护巷道围岩变形稳定，且与原来单一锚杆支护相比，网包、片帮明显减少，不但提高了巷道稳定性，而且经济效益十分显著。

（3）根据支护施工情况，可以肯定预应力锚索锚网联合支护技术不但适用于大跨度硐室、交岔点、断层破碎带和受采动影响的岩巷支护，同样可使用在煤巷中。

（4）不但能减少巷道反修工作量，降低支护成本核算，还大大减轻了施工人员的劳动强度，提高了工程安全可靠性。

（5）对此段巷道共进行了6次锚杆锚索拉拔力试验。锚杆拉拔力均能达到40KN，锚索预紧力均能达到120KN；锚杆螺母扭矩均能达到顶部120N.M、帮部60N.M。

（6）实践证明，岩巷、煤巷困难条件下锚杆——锚索施工的结构形成，施工工艺及配套机具达到了实用的要求，为全煤巷道支护积累了经验，具有广泛的推广意义。