锚网索支护技术在软泥岩巷道支护中的应用

锚网索支护技术在软泥岩巷道支护中的应用

郑楠

淮河能源控股集团煤业公司朱集东煤矿，安徽淮南 232001

    摘要：深井大倾角泥岩巷是地压大围岩变形剧烈的一类极难维护的巷道。分析该类巷道围岩的层状赋存特点及软弱破碎条件, 提出锚杆锚索联合支护以提高巷道围岩的自承能力,减小围岩的变形的支护原理, 并研究了合理的锚杆支护技术和帮顶锚固方式, 包括顶板锚联网索支护、两帮全螺纹等强锚杆支护与临时支护技术。

关键词： 深井;软岩巷道;锚杆锚索;原理；工艺

深井大倾角泥岩巷围岩为非均质层状赋存, 在高地应力作用下表现为强烈的两帮移近和片帮, 同时在高压情况下，顶板管理难度加大，易掉顶，两帮与顶板较一般软岩巷道破坏更加严重, 同时层状顶板易发生离层冒落, 因此该类巷道不仅在采掘影响期间围岩急剧变形, 而且在应力分布趋向稳定后仍保持快速流变, 围岩累计变形量常以米计, 巷道维护十分困难。

1深井大倾角泥岩支护的方式分析

非封闭式支架对顶板冒落的安全防范性能较好, 为目前的主要支护形式, 但由于支护阻力普遍较低, 且常常不能及时起作用, 不仅巷道支护成本高, 而且维护周期短、效果差。

单一的端部锚固锚杆支护, 在松软围岩中锚固力低, 锚固质量不可靠, 锚杆支护阻力不够, 不仅支护效果不好, 而且可能发生顶板垮落, 给安全生产带来隐患,因此极少采用。

锚杆、网、锚索的联合支护是把锚杆、锚索支护材料埋入岩层内,使锚杆、锚索与围岩紧密结合在一起,提高巷道围岩的自承能力,减小围岩的变形,从而达到巷道稳定的目的，特别适合软岩巷道。

  2深井大倾角泥岩巷支护原理

2.1锚杆支护的作用机理有悬吊作用、组合梁作用、加固拱作用、围岩补强作用和减小跨度作用等。

(1)悬吊作用在层状岩层中，锚杆将下部不稳定的岩层悬吊在上部稳固的岩层上。锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量。

　　(2)组合梁作用在没有稳固岩层的薄层状岩层中，通过锚杆的预拉应力，将视为组合梁的各薄岩层挤紧，提高其自承能力。决定组合梁稳定性的主要因素是锚杆的预拉应力及杆体强度和岩层性质。

　　(3)加固拱作用对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状围岩，如果及时用锚杆加固，就能提高岩体结构弱面的抗剪强度，在围岩周边一定厚度的范围内形成一个不仅能维持自身稳定，而且能防止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道的稳定。

(4)减少跨度作用巷道顶板打上锚杆，相当于在该处打上了点柱。因此，就相当于把巷道顶板岩石悬露的跨度缩少了，从而提高了顶板岩层的抗弯曲能力。

 2.2 锚索支护的作用机理是采用有一定弯曲柔性的钢绞线通过预先钻出的钻孔以一定的方式锚固在围岩深部，外露端由工作锚通过预张拉压紧托盘对围岩进行加固补强的一种手段。预应力锚索支护是锚杆支护技术发展中占有重要地位的一种支护形式。其与普通锚杆相比有其突出的特点：一是长度大，能够锚人到探部稳定岩石中，可以施于预应力；二是能限制岩体的有害变形发展，从而保护岩体的稳定锚固深度大、承载能力高、可施加较大的预紧力，因而可获得比较理想的支护效果，是目前最可靠、最有效的一种手段。其加固范围、支护强度、可靠性是普遍锚杆支护所无法比拟的。

近年来，开发出了适合在煤巷掘进期间按正规循环施工的新型小孔树脂锚固预应力锚索加固技术。其最大特点是采用树脂药卷锚固，通过专用装置可以像安装普通树脂锚杆那样用锚索搅拌树脂药卷对锚索锚固端进行加长锚固，用普通锚杆机即可完成打孔、安装。

3实例分析

朱集煤矿1121（1）运顺与顶抽巷联巷围岩岩性主要是较软泥岩，采用锚联网索联合支护。

临时支护

3.1临时支护参数

锚网支护：点柱为矿用液压轻型单体，型号为DWB25—30—100、DWB28—30—100；巷道毛跨＜5m，不少于2根，毛跨≥5m，不少于3根；柱帽规格为：长700mm，宽300mm，厚70mm的大板，戴帽点柱位于巷道分中0.8～1.2m处。

3.2临时支护施工工艺

锚网索巷道打顶部锚杆眼前，必须使用带帽点柱进行临时支护。放炮掘出毛断面后，首先用L≥2500mm的长把工具由外向里、由顶向帮进行敲帮问顶，找净顶帮浮矸、活石。在找完顶后，先打上单体液压支柱并带帽。如果顶板比较完整带帽点柱后锚网。如果顶板相对破碎时，带帽点柱后可打适量锚杆控制顶板，然后锚网。当顶板松软破碎极易掉顶时，需施工超前锚杆。超前锚杆（Ф20×2200mm）施工范围：顶部120°，上仰角度为15°。超前锚杆间距300mm， 1卷z2350/眼锚固剂，超前护顶锚杆尾部用铁丝绑牢拴在锚网上，深度不得小于循环进尺。

3.3临时支护的质量要求

锚网索巷道：a、点柱安设必须及时、稳固、有力，点柱要落在实底上，否则必须穿木鞋（400×400×100mm的木块），点柱上部用木楔与顶板接实。

b、柱帽沿巷道走向布置，单体液压支柱必须完好，不露液，只有当顶板的锚杆支护结束后，方可撤除点柱。

巷道为30°上山，顶板支护好后迎脸需挂网防护，防护网为Ф6.5mm、网格150×150 mm的钢筋网（或金属菱形网），迎脸防护在岩性稳定时防护高度为底板以上1米至巷顶,不稳定时全断面防护。防护网挂设方法：炮后先找尽顶板和迎脸的危岩和活石，然后进行顶板支护，顶板支护好后，对迎脸挂设防护网，防护网必须用8根Ф18×1600mm，间排距为1000×1000mm的锚杆固定，网片（930×1750×6.5mm）不少于3片。

   临时支护与永久支护的关系:最大控顶距1.6m，最小控顶距0.3m，超过0.3m时采取施工点锚杆临时支护。

3.3 应用效果

在煤矿软岩掘进巷道中应用锚索支护技术，可以有效避免巷道的围岩出现变形（如下图所示），并在一定程度上让软岩巷道围岩的稳固性有所提高，让煤矿掘进巷道始终保持在稳定的状态中，进一步为煤矿工程的开采提供更为安全的施工环境。

4 结语

在软岩巷道的开挖工程中，要充分考虑软岩巷道的特点，应用锚索支护技术进行巷道围岩的加固，在锚索联合支护技术的设计中，要按照设计的原则和设计思路进行设计，认真进行各种因素的分析，采用科学的计算方法，在施工加固中，要按照图纸严格规范操作，遇到问题要及时分析原因，及时采取相应的措施进行解决，从而有效保证软岩巷道围岩的稳定性。经过已施工的三个联巷现场的顶帮支护后的变形状况，得出表明锚联网索支护方式对有效控制顶板变形、提高支护效果以及经济效益是显著的。它结构简单，支护效果明显，同时节约钢材消耗，大大降低了巷道掘进成本。

参考文献

[1]高凤伟.高应力软岩复合顶板回采巷道全锚索支护技术研究[J].煤炭工程,2021,53(08):56-60.