树脂锚杆在“三软”煤层巷道支护中的应用

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　　摘要：龙门煤矿所采煤层为二1煤层，二1煤层为构造煤，煤质松软，抗压强度极低，煤层顶底板岩石为中粗砂岩，因岩石的普氏系数为1～5之间，抗压强度较低。由于煤层和顶底板岩性制约着工字钢棚阶段，这种支护的巷道断面小，抗顶部压力和侧向压力较低且巷道维修次数较多，很大程度上增加了巷道支护成本。为了解决“三软”煤层中支护巷道不能使用锚网支护的历史，龙门煤矿在24采区2405工作面施工切眼时采用了树脂锚杆加双抗网、锚索的支护方式，通过该支护方式的采用，很好的改变了围岩的受力状态，取得了良好的支护效果。
　　关键词：“三软”煤层 煤巷 树脂锚杆 双抗网 锚索 支护
　　
　　 洛阳龙门煤业龙门煤矿位于偃龙煤田，自西而东根据构造特征划分为龙门井田、诸葛井田、偏桥井田、郭村井田、嵩山井田、瑶岭井田、上庄井田及北部的邙岭含煤区等六部分。诸葛井田处于偃龙煤田西段，东部边界1988年定为3°带的经线值38368000（12勘探线偏西位置）。龙门煤矿所采煤层为二1煤层，二1煤层为构造煤，煤质松软，抗压强度极低，煤层顶底板岩石为中粗砂岩，因岩石的普氏系数为1～5之间，抗压强度较低。由于煤层和顶底板岩性制约着工字钢棚阶段，这种支护的巷道断面小，抗顶部压力和侧向压力较低且巷道维修次数较多，很大程度上增加了巷道支护成本。为了打破“三软”煤层中支护巷道不能使用锚网支护的历史，龙门煤矿在24采区2405工作面施工切眼时采用了树脂锚杆加双抗网、锚索的支护方式，通过该支护方式的采用，很好的改变了围岩的受力状态，取得了良好的支护安全效果。
　　 一、锚杆支护的原理
　　 为了保持巷道的稳定性，防止围岩垮落或过大变形，巷道掘进后一般都要进行支护，过去大多采用架设棚式支架或砌碹来维护巷道，现在锚喷支护在矿山得到越来越广泛的应用，后者将逐渐取代前者，这是支护技术的一次重大革新与进步。锚杆支护对围岩的作用主要是组合梁作用和挤压加固拱作用。树脂锚杆为端头锚固型，即用树脂为粘结剂，在固化剂和加速剂的作用下，将锚杆的端头与孔壁岩石粘结在一起，待凝胶达到很高的强度时，在另一端加上垫板拧紧螺帽，锚杆通过锚头和垫板对围岩产生了压应力，改善了围岩的受力状况，使之处于三向应力状态，从而使围岩强度得到提高，起到加固围岩，防止其移动，达到稳定支承之目的。
　　 二、煤巷支护参数设计
　　 1、地质概况
　　 本区地质构造简单，区内整体上为单斜构造，煤层倾角15～24°，平均16°,断层裂隙发育。该巷道开设在二1煤层中，沿煤层直接顶掘进，巷道为矩形，二1煤厚度1.8～3.5m，平均厚2.6m，硬度为f=1左右；直接顶粉砂质泥岩，厚0.8～1.2m，平均厚0.9m，硬度5°；基本顶为中粒砂岩，厚1～3m，平均厚2.0m；底板为中粒砂岩，厚2～4.0m，平均厚3m，硬度为f=5。
　　 2、煤巷支护参数设计
　　 巷道为矩形断面，净规格3.6m（宽）×2.8m（高），巷道顶部支护采取锚网加锚索支护，锚杆选取用Φ20×2200mm左旋高强螺纹钢锚杆，铁托板规格为150×150×8mm，锚杆间排距为800×800mm，顶部锚索采用Ф15.24锚索配合300×300×20mm铁托盘加强支护，中心线左右800mm各一排，锚索间排距800×1600mm，锚索长度6.5m。
　　 巷道帮部采取锚网支护，锚杆选取用Φ20×2200mm左旋高强螺纹钢锚杆，锚杆间排距为800×800mm。布置为：锚杆每排10根，锚索每排2根，双抗网3张，双抗网规格为2000×3000mm，巷顶锚杆在巷顶中心线处。
　　 3、临时支护
　　 ⑴、临时支护形式：“吊环---钢管---木板”。
　　 ⑵、材料及规格：6个螺母吊环、三根3.5m长φ57×6mm无缝钢管及1.0×0.15×0.04m（长×宽×厚）规格背木不少于4块。备用材料：螺母吊环2个、钢管2根、木板10块。
　　 三、锚杆支护安装工艺
　　 1、准备工作
　　 ①检查支护材料规格、质量是否符合规定。
　　 ②“敲帮问顶”，检查帮、顶支护完好情况。
　　 ③前移前探梁，铺设顶网，并用木板配合木楔把工作面顶板背实，使网紧贴顶板。
　　 ④验收员根据设计要求量取的中腰线及锚杆间排距，确定眼位。
　　 ⑤把新铺设的网与原支护的网每隔300mm用12#铁丝相连。
　　 ⑥把高压风、水管理顺，运至工作面，抬进锚索机、钻杆等，将高压风、水管与锚索机连接牢固，打开风、水阀门，进行试运转。
　　 ⑦先打顶中部眼，后打顶角眼。
　　 2、打眼
　　 ①打眼工分腿站立，双手紧握操作手把，身体保持平衡。
　　 ②掌钎工一手握住锚索机 扶手，一手将一短钻杆插入锚索机连接套内，向打眼工发出开钻信号。
　　 ③打眼工缓送气腿阀门，使气腿慢慢升起，对准眼位顶紧，点动锚索机，待眼位固定钻进一定深度时，开水，掌钎工退到打眼工身后侧监护。
　　 ④当钻进约50mm深度时，全速钻进。
　　 ⑤待短钻杆基本进入岩体，打眼工应停水停风并落下气腿；掌钎工待锚索机停止运转后，拔出短钻杆，换上长钻杆，对准眼位；打眼工缓送气腿阀门，使气腿慢慢升起，将长钻杆顶紧；开风开水，全速钻进，钻至设计深度。
　　 3、安装锚杆
　　 ①按规定先把一根SK2335树脂锚固剂推入眼内，然后再将一卷MSK2335树脂锚固剂用锚杆杆体轻推入孔。
　　 ②在锚杆上依次安装锚杆垫盘、锚杆螺母；将搅拌器安装在锚索机上，将锚杆螺母插入搅拌器。
　　 ③缓开气腿阀门，将树脂锚固剂顶至孔底；开机搅拌，边搅边推，锚杆顶端推到眼底后，全速搅拌8～10s。
　　 ④在掌钎工帮助下落下锚索机；用风动扳手把锚杆螺母紧固至规定预紧力。从停钻到开始紧固螺母等待时间不小于120s。
　　 ⑤循环作业安装完顶锚杆。
　　 ⑥用力矩扳手抽检锚杆紧固情况，发现有松动现象，必须用加力杆或风动扳手重新紧固，然后用力矩扳手重新抽检，如此反复进行，直至锚杆在抽检过程中达到设计要求。锚杆的预紧力矩不小于120N・m。
　　 ⑦采用MLJ―25型锚杆拉力计进行抗拔力测试，每安装300根测试一组，每组检测3根，锚杆抗拔力不小于100kN。
　　 四、施工安全技术措施
　　 1、煤巷锚杆支护施工应严格执行“三径匹配”的原则，坚持使用高强预应力锚杆。顶板预应力结构能否形成是判断支护形式合理性的标准，预应力结构的厚度和承载力是控制巷道变形的关键，没有预应力的锚杆形不成对围岩的主动支护结构。
　　 2、尽可能保证围岩、锚杆、锚索同步承载，共同形成承载体，减少单个受力，以防各个击破。
　　 3、树脂药卷过期失效及损坏后不得使用，锚杆锚固力达不到要求要重新补打。
　　 4、工作面控顶距离符合规定，并使用好临时支护，严禁空顶作业。
　　 5、在工作中，必须经常检查巷道的工程质量，发现锚杆数量不够、夹角太小、螺帽松动等，位置不合格必须停止掘进，重新补打处理锚杆。如果巷道超挖30cm以上，要在超挖处原锚杆间排距的位置，补打一根单体锚杆；
　　 五、取得的效果
　　 1、通过锚网支护在龙门煤矿“三软”煤层中的推广应用，改变了龙门煤矿煤巷支护中不能采用锚网支护的历史。
　　 2、通过锚杆支护增大了煤矿的有效断面，降低了通风阻力，改善的职工的作业环境，降低了职工的劳动强度。
　　 3、通过对锚网支护的巷道的矿压观测得知：采用锚网支护的巷道顶板下沉量及两帮移近量均小于架棚支护的巷道，且巷道支护效果比架棚支护巷道要好得多，支护成本降低，减少了巷道的维修量，劳动效率提高。

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