顾北矿—m南翼煤底板轨道大巷新型全长锚固支护技术

陈根生+刘乐枝

【摘 要】淮南矿业集团顾北煤矿南翼采区系统巷道不仅断层多，而且地质条件复杂，巷道顶板多为泥岩及砂泥岩互层结构，并且其间还夹有多层煤线，采区系统巷道多采用外锚内架复合型支护，不仅成本高，且平均月进度也只有80m左右。为降低材料消耗，提高掘进效率，在-705m南翼6煤底板轨道大巷采取全锚支护。本文以该巷道为例，介绍该巷道所采取的新型支护材料以及巷道的支护参数，采用后该支护方式后， 月单进较以前提高30m，巷道支护后围岩稳定性得到有效控制，且降低了材料消耗，支护效果较为理想。

【关键词】全长锚固 中空锚杆 支护

中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.15.209

一、概述

淮南矿业集团顾北煤矿南翼采区系统巷道不仅断层多，而且地质条件复杂，巷道顶板多为泥岩及砂泥岩互层结构，并且其间还夹有多层煤线，采区系统巷道多采用外锚内架复合型支护。而复合型支护不仅成本高，而且进度慢，在综掘条件下，平均月进度也只有80m左右。本文以顾北煤矿-705m南翼6煤底板轨道大巷为例，介绍该巷道采用的中空锚杆、锚索以及掘后注浆等参数及施工工艺。

二、地质条件分析

-705m南翼6煤底板轨道大巷岩性主要为砂质泥岩、泥岩、粉细砂岩及4-2、4-1煤层等，煤（岩）层裂隙、滑面发育。巷道及附近地质条件复杂，（煤）岩层产状变化大，主要构造有断层和小褶曲，设计巷道将要穿过断层及构造较多，根据掘进揭露情况看，围岩分层多，掘进时易离层、冒落，造成巷道表面凹凸不平，锚杆锚索外锚端受力状况差，易导致支护体支护失效。

三、新型全长锚固支护材料性能特点

3.1 高强度中空注浆锚杆力学参数及性能特点

1.杆体材质为40Cr，屈服强度为480MPa，抗拉强度为540MPa，与牌号BHRB400的锚杆力学性能指标相近。

2.施工方便。使用普通的锚杆钻机就可以进行锚杆支护，现场施工不会影响施工速度。

3.能够实现注浆功能。不需要重复施工注浆孔安装注浆管，可实现全长锚固及对围岩注浆加固。

3.2 中空注浆锚杆力学性能测试

试验的为MZGK180—42/25型中空注浆锚杆，锚杆参数为直径25mm，壁厚5.5mm。表3-1抗拉强度测试结果统计。

根据上述测试结果，新型中空锚杆平均屈服强度为481.2MPa，抗拉强度为540.7MPa，延伸率为19.9%，最大抗拉力平均182.2KN，這与牌号BHRB400的锚杆力学性能指标相近，最大抗拉力与该牌号Φ20mm的锚杆相近，满足MT 146.2-2002规程所要求的力学性能。

四、支护方案设计

4.1 钢筋网背护

采用Φ6.5mm钢筋焊接的钢筋网背护围岩表面，钢筋网网眼为100×100mm，相邻钢筋网相互搭接，搭接长度不小于100mm，并在搭接处用14号铁丝扎牢。

4.2 常规锚索支护

确定锚索长度的主要依据是顶板岩性结构，由于该巷道宽度为6m，而迎头顶板岩性为砂质泥岩及泥岩结构，根据自然冒落拱理论，锚索规格设计为Φ21.8×6300mm（若顶板5m以上岩层为泥岩，则锚索规格调整为Φ21.8×7300mm），锚索间距：1600mm，常规锚索布置方式：“5-0”布置，即每隔排布置，每排布置5根常规锚索，巷道正顶布置一根，然后按间距1.6m呈放射状向两侧拱肩部布置。常规锚索孔径：Φ32mm，锚索孔深：6000mm，每根常规锚索放置3卷Z2360树脂锚固剂，常规锚索紧跟迎头施工，张拉预紧力不小于120KN。

4.3 中空注浆锚索支护

注浆锚索规格设计为Φ22×6300mm（若顶板5m以上岩层为泥岩，则注浆锚索规格调整为Φ21.8×7300mm），注浆锚索布置方式：“5-0”布置，即每隔排布置，每排布置5根注浆锚索，巷道正顶布置一根，然后按间距1.6m呈放射状向两侧拱肩部布置。中空注浆锚索孔径：Φ32mm，注浆锚索孔深：6000mm，每根锚索放置3卷Z2360树脂锚固剂，张拉预紧力不小于100KN。

4.4 喷浆

为了防止中空锚杆和中空锚索注浆时漏浆，对巷道进行喷浆，喷浆材料选用普通水泥。喷浆喷层厚70～100mm（保证中空锚杆外露长度不小于20mm）。

4.5中空锚杆注浆

中空锚杆注浆材料为普通水泥，注浆压力：3～4MPa，注浆稳压时间3～5分钟，注浆顺序：由两帮底角到顶板，中空锚杆注浆在巷道复喷浆后进行。

4.6中空锚索注浆

中空锚索注浆材料仍为普通水泥，注浆压力：6～8MPa，注浆稳压时间3～5分钟，中空锚索注浆在中空锚杆注浆后进行。

五、支护效果监测

5.1 试验概况

为了对比试验效果，在-705m南翼6煤底板轨道大巷选取了100m巷道进行新型全长锚固支护试验。

5.2 注浆效果窥视情况

为掌握巷道注浆效果，在-705m南翼6煤底板轨道大巷注浆试验段采用窥视仪对巷顶帮围岩进行了窥视。

在锚固范围内未发现明显裂隙，说明通过注浆方法实现全长锚固能对围岩起到有效加固作用。

5.3 矿压观测

为了掌握不同支护效果，在-705m南翼6煤底板轨道巷新型全长锚固试验段和外锚内架支护段分别进行了围岩表面位移观测。

全长锚固段顶板下沉量仅25mm，底鼓量67mm，两帮移近量80mm。外锚内架段顶板下沉量53mm，底鼓量173mm，两帮移近量118mm。上述观测结果可以看出，全长锚固段巷道围岩变形明显比外锚内架小。

5.4 经济效益分析

根据试验统计，100m全长锚固支护段共消耗共61吨，月进尺达到（月进度100～110m）。外锚内架段采用普通锚杆、常规锚索与U型棚联合支护，巷道掘出后，首先在拱基线以上区域施工锚杆，锚杆间排距800×800mm，每排9根普通锚杆，3根常规锚索，常规锚杆规格Φ22×2500mm，常规锚索规格Φ21.6×6300mm，U型棚棚距600mm，月进尺80m左右。

外锚内架支护每米成本5844元，而全长锚固支护每米材料成本仅需3134元。

六、结论

不同支护效果试验结果表明，采用外锚内架复合支护，每米支护材料成本5844元，月进度仅70m～80m；全长锚固支护，每米支护材料成本3744元，月进度可达100m～110m；说明外锚内架复合支护不仅支护成本高，而且成巷速度慢。此外，从矿压监测结果看，全锚支护明显优于外锚内架，锚固可靠。endprint