锚杆锚索联合支护技术在复杂条件下巷道掘进应用

王辉

[摘 要]本文从掘进巷道过断层、通过膨胀岩支护、过大断面交岔点支护等几方面，分析锚杆锚索联合支护技术在复杂条件下巷道掘进的具体应用。

[关键词]巷道掘进 复杂条件 锚杆锚索 联合支护技术

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0170-01

1 引言

煤矿的掘进巷道施工过程中，经常会遇到一些特殊条件（巷道过断层、大断面交岔点、膨胀岩巷道等），而此时的巷道围岩的变形和破坏比较强烈，支护难度较大。若支护设计不当，就会发生冒顶事故。通常采用棚式（加密棚子、补打点柱或架设抬棚）支护时，其劳动强度大，材料消耗大，支护的效果也比较差，不能有效控制围岩的变形与破坏，保证不了巷道的安全。采用锚杆-锚索联合支护，则是一种主动支护，支护强度大，成本也低，支护效果又好，还比较快速、有效地解决这些特殊地段的巷道支护难题。

2 掘进过断层

我矿一采区的总回风巷就是布置在煤层中，沿顶板进行掘进。巷道掘进一段后，遇到一条正断层，落差2m多。掘进巷道断层附近的顶板比较破碎，伴生裂隙比较发育。为控制断层破碎带顶板岩层的变形和破坏，我们在原锚杆支护设计的基础上，增加了树脂注浆预应力锚索加固顶板，以保障巷道的安全。

1）采用锚杆加强支护。采用树脂加长锚固锚杆组合支护系统进行，加大锚杆截面与长度，采用左旋无纵筋螺纹钢筋，用两支规格分别为K2335和Z2360的树脂锚固剂锚固，帮锚杆长为2m，用两支规格均为Z2340的树脂锚固剂锚固。顶、帮上加密锚杆排距，均采用高强托板，顶帮均配有金属网和钢筋托梁联合支护。

2）采用锚索加固支护。在巷内的断层两端各10m进行加固。锚索形式：将索体直径、长度加大；锚固方式：树脂锚固和注浆锚固，采用两支型号为K2335和Z2360的树脂锚固剂锚固，锚固长度为1m，其余部分用专用水泥浆锚固；组合构件：采用3m多的12#槽钢作为锚索托梁，两根一组；锚索布置：根据断层走向和巷道掘进方向，在断层两端加大打一排锚索，将前后两根锚索用锚索托梁（槽钢）相连，靠近两帮的锚索与垂线成20？夹角，中间锚索垂直巷道顶板打设。

3）联合加固效果。根据现场观察，巷道断层区域围岩很长时间都没有发生明显的变形破坏，围岩位移并基本稳定，加固效果较好。

3 巷道通过膨胀岩支护

回风巷掘进施工时，个别地段围岩变形较为严重，顶板下沉量达，两帮移近量也大。由于巷道开始进入向斜构造带，围岩比较松软破碎，巷道压力较大，其巷道顶板内含有膨胀岩，且有充分的水源。顶板泥岩遇水膨胀软化，致使顶板浅部岩层呈松散状态，体积增大，锚杆受力增加，严重的个别锚杆被拉断，锚杆间金属网出现坠包现象。对此类膨胀岩巷道，一次支护很难完全控制岩石的膨胀变形，多采用两次支护，并要求及时封闭围岩。对这样的巷道，一次采用锚杆支护，二次采用树脂注浆联合锚固预应力锚索加固顶板。

1）锚杆支护措施。采用树脂加长锚固锚杆组合支护系统，锚杆杆体采用左旋无纵筋螺纹钢筋，分别采用K2335和Z2340的树脂锚固剂锚固，顶上每排5根，帮上每排每帮4根，均采用高强托板，顶帮均配金属网和钢筋托梁联合支护。

2）锚索加固措施。变形严重段巷道全面加固；配合锚索形式加固；采用树脂锚固和注浆锚固；在组合构件上，采用长些的12#槽钢作为锚索托梁，两根一组；在锚索布置上，每排2根锚索，锚索间距2.5m，左侧一根锚索垂直顶板打设，右侧一根锚索与垂线呈30？角，锚索排距1.6m。即每2排锚杆打一排锚索，前后两根锚索用锚索托梁；锚索预紧力：要求达到锚索极限拉力的4O%，即100kN左右。

3）联合加固效果。通过采用锚杆、锚索额支护加固，巷道围岩的强烈变形即可得到控制，使变形趋于稳定，切实保障了巷道的安全。

4 过大断面交岔点支护

总回风巷掘进到大断面后，又是一平面串尖形交岔点。为保证交岔点处的支护可靠，同样也在此处采用锚杆一锚索联合支护。

1）锚杆支护方案。在此大断面交岔点处，采用的支护方案仍是锚杆锚固方式，将顶锚杆数量适当进行调整。

2）锚索加固方案。因交岔点处两巷相互削弱，这使得巷道破坏的范围和底跨量均增大，因此需要计算所需锚索的长度与数量，以保证达到可靠支护。

根据现场直接顶的厚度和交岔点处的空顶面积，即可计算出直接顶的重量，再根据单根锚索的破断载荷（270kN），即可计算出所需锚索数量。将安全系数取为2，确定出锚索数量（根数）。同时，为防止巷道支撑压力向薄弱的位置转移，可在联络巷中增加几根短锚索，以确保安全。

3）联合支护效果。采用锚杆-锚索联合支护，对巷道交岔点顶重量，以及对锚杆、锚索的强度进行详细计算，即能保证支护的可靠性，从而使该处巷道顶板的变形得到有效控制。

5 结束语

1）发挥锚杆支护的主动性。将锚杆作为主动支护，运用其支护强度高的特点及时进行支护，特别是在特殊条件下与预应力注浆锚索配合支护，能够发挥较好的互补效果。这也是一种经济、有效的支护手段。

（2）过断层利用悬吊进行可靠支护。过断层时利用锚杆支护可以有效加固断层面以下的煤岩，而注浆锚索则可将断层面以下的煤岩牢牢地悬吊在断层上方的岩层上，使之形成稳定的整体，以确保顶板支护的安全性。

（3）锚杆锚索发挥在软岩支护中的互补性。在软岩巷道的支护时，采用锚杆锚索分两次进行支护，这样能够有效地控制巷道围岩的变形，确保巷道的稳定。

（4）利用锚杆锚索联合支护大跨度交岔点。在施工大跨度交岔点时，若采用传统的棚式支护，其支护效果就无保障了。而采用锚杆锚索联合支护，不管是支护效果、施工速度、施工难度，甚至支护成本等，都有较大的技术经济优势。

参考文献

[1] 朱立新.复杂地质条件下巷道施工技术与安全[J].安徽科技，2004，12：36.

[2] 白文彪.回采巷道过陷落柱锚网支护掘进技术[J].河北煤炭，2006，6：23-24.

[3] 路鑫.复杂条件下掘进巷道支护探究[J].科技资讯，2007，22：24.

[4] 蔡东红，等.断层应力影响区巷道支护技术与实践[J].煤炭工程，2009，2：41-43.

[5] 宋亚新.复合顶板条件下大断面切眼的掘支施工工艺[J].中国科技信息，2010，16：92-93.