大断面切眼全锚固技术的应用

摘 要：文章介绍了袁店一矿在大断面综采切眼施工中，首次使采用锚杆、锚索联合支护治理技术的成功经验，为解决大断面巷边锚固支护提供了经验。

关键词：切眼；全锚固；施工

1 项目背景

淮北袁店一井煤矿于2011年5月31日试生产，首采工作面为1021综采工作面，1021工作面煤层厚度3.5m-5.0m，平均厚度4.0m，煤层倾角3°-15°，平均5°，開切眼采用倾斜长壁开采老顶为厚5-15m的西细沙岩，直接顶为厚度3.2m的砂岩，伪顶厚0.6m为砂质页岩。

2 成果主要做法

2.1 切眼施工方法

先以4.6m宽度掘进与先期已施工到位的风巷相贯通，调整通风系统后，拆掉风筒，分别向两帮各刷帮1.9m，达到最终宽度8.4m。

2.2 支护原理分析

通过开切眼顶板岩性分析可以看出顶板有0.6m厚伪顶，加上切眼跨度大，会使锚杆的组合梁作用减弱。而采用锚杆、锚索联合支护的方式能充分利用锚杆和锚索的预应力作用，使得顶板的各个分层之间的法向应力逐渐升高，从而束缚了岩石的纵向膨胀，岩层由二向应力向三向应力状态转化，岩石的极限强度得到了提高，抗弯曲的能力也相应得到了加强；此外，锚杆、锚索克联合锚固技术的采用还能增强被加固岩体的弹性模量、内摩擦角、粘聚力、极限强度和残余强度，并且随着锚杆、锚索的布置密度增加而增加，从而进一步增加了岩石的极限强度和抗变形能力，当接触面上剪应力小于上覆岩层对它的粘结力时，就防止了顶板离层的发生，从而使锚固的上覆岩体成为一个整体。

2.3 锚杆、锚索支护设计

2.3.1 锚杆支护设计

切眼采用树脂锚杆，选择麻花式锚杆，直径20mm，长度2200mm，树脂锚固剂为MSK3530，垫片厚8mm、长80mm、宽80mm。锚杆间排距700×700mm。锚杆锚固力要求不低于50KN/根。

2.3.2 锚杆支护的计算

（1）单根锚杆的支护面积：S=L×D=0.7×0.7=0.49m2

（2）单根锚杆支护岩石重量：

（3）G=S·H·R=0.49×2.05×2.5=25.1KN

（4）锚固力F=50KN/根，故F>G

（5）单位面积实际支护密度P=1/S=1/0.49=2.04/m2

上式中：H：锚杆支护长度（2.05m），R：岩石容量（取2.5千克/m3）

L：锚杆排距（0.7m），D：锚杆间距（0.7m）由于切眼顶板为较稳定的II类顶板，根据机、风巷支护经验，锚杆支护密度为1.2-1.56根，所以综合分析可知：锚杆间排距700×700mm完全满足支护要求。

2.4 锚索的布置

2.4.1 沿切眼中心线对称布置六行锚索，锚索间距1.0m，锚索排距为2.4m。

2.4.2 锚索锚固长度的确定

按GBJ86-85要求，锚索锚固长度Lm应符合Lm>K·d1·fn/4fc

（式中：K取4，fc：粘结强度，树脂锚固剂为10mp。d1：锚索钢绞线直径取为15.24mm，fn：钢绞线的抗拉强度取1860MP）

则：Ln≥4×15.24×1860/4·10=1417.3（mm）×2=3234.6（mm）

2.4.3 锚索长度的确定

Lm=La+Lb+Lc+Ld（式中：Lm锚索总长度（mm），La：锚索深入到岩层的锚固长度按上述计算取3300mm，Lb：需悬吊不稳定岩层的厚度，包括切眼上方伪顶，直接顶的厚度，Lb=3800mm，Lc：安装托盘及锚具厚度100mm，Ld：外露涨拉长度取300mm。）

则：锚索总长度Lm=3300+3800+100+300=7500（mm）

最后选择Lm=8000mm

2.4.4 锚索排距计算

根据设计要求，锚索长度和排距比值不小于2，锚索排距不大于3m，现确定切眼锚索排距为2.4m。

3 效果效益分析

锚杆、锚索支护是一种积极主动的支护方式，从根本上提高了顶板岩石自身稳定性和支撑能力。从矿瓦监测效果可以得出（见位移曲线图）切眼内围岩变形量不大，顶板基本处于稳定状态，支护效果良好。这一支护应用将为该矿今后大断面巷边支护提供有益借鉴。

参考文献

[1]钱鸣高，刘听成.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.

[2]蒋金泉，韩继胜，石永奎.巷道围岩结构稳定性与控制设计[M].北京：煤炭工业出版社，1998.

[3]徐永析.采矿学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.

[4]吴贤振，刘洪兴.井巷工程[M].化学工业出版社，2011.

作者简介：汪传珍（1965-），男，汉族，安徽省怀宁人，工程师，毕业于徐州煤校地下采煤，现任安徽省淮北岱河矿业有限责任公司副总经理，北市岱河矿业有限责任公司采煤二区区长。