锚网喷支护技术

2024-10-08

锚网喷支护技术（共7篇）

锚网喷支护技术篇1

1 锚网喷注支护技术在A矿的应用

1.1 支护方案的确定

支护方案仍然建立在锚喷支护的原理上,采用锚杆、锚索、网、喷注方式,增加一项注浆工艺,达到加固围岩的目的。

1.2 支护参数确定

采用扭力应力锚杆,准20mm×2.5m,预紧力不小于20k N,间距1m,排距0.8m;采用准15.24mm×6m钢绞线,预紧力不小于80k N,间距1m,排距2m;喷射混凝土标号(200kg/cm),水泥为425号普通硅酸盐水泥,体积配合比水泥:河砂:石子=1:1.5:1.5,初喷厚80mm,复喷厚80mm;选用BFZ-10/24型矿用注浆泵,YT-29型气动凿岩机,BK56型矿用气扳机,注浆管采用准16mm高压胶管。注浆工艺使用材料有水泥、水玻璃、注浆锚杆。水泥为普通425号硅酸盐水泥,出厂日期不得超过3个月;水玻璃为38玻镁度水玻璃,模数n=3.2,比重为1.35kg/L;注浆锚杆为准25.4mm钢管,分为螺纹段(准25.4mm管丝扣,长50mm)和注浆段(长2.5m),在注浆段交叉分布准10mm注浆孔;注浆参数主要包括有浆液配比、注浆孔深、注浆压力、浆液扩散距离、注浆孔间排距。正常注浆采用单液浆,浆液配比水泥与水体积比为1:1~1:0.4;注浆锚杆封堵注浆采用双液浆,水泥浆与水玻璃比为1:0.75。注浆孔深度为2.5m,目的是将大于2.5m厚的围岩内的空隙充填水泥浆,使其固化成一个整体。注浆压力:初压为0.2MPa,终压为0.5MPa。

1.3 施工工艺流程

依据设计断面开凿断面,循环进度1m,完成锚杆、喷券支护,挂网,初喷喷券(80mm),复喷80mm厚。原班进度3m。注浆工艺:距场子头15~20m,用风动凿岩机进行打眼,钎头直径准42mm,眼深2.5m与注浆锚杆等长或略大于注浆锚杆长度。装入注浆锚杆开始注浆,如果围岩较软,拔钎后塌孔,无法将注浆锚杆插入,使用气板机将锚杆带入。如果气板机还不能将锚杆带入,则考虑使用锚索钻机钻注浆孔。注浆采用单液浆,水泥与水体积比为1:0.4,如果漏浆严重,则采用封堵式注浆,水泥浆与水玻璃比为1:0.5。封孔。采用注双液浆,水泥、水、水玻璃体积比为1:1:2。

1.4 巷道表面位移观测

锚网索喷注支护工艺完成后,即开展监测工作。布置观测点,每5m设1组,1组2个点,共布置10组,每3d观察1次,经过3个月的观察,数据显示局部最初10d变形速度为2mm/d,多数为1~2mm/d,后20d变形速度变小或等于0;30d后顶板下沉量最大为16mm,左右帮内移量最大为12mm。施工完的巷道没有出现较大的变形,这显示围岩在水泥浆的作用下增加了强度。

2 锚网喷注支护技术在B矿的应用

2.1 工程概况

B矿四水平新副井井底车场进车线,由于该段所遇的周边围岩地质条件复杂,围岩破碎,底板有积水,破坏极为严重,当时采取用木垛临时支护。为保证此段的永久使用进行了修复。

2.2 支护方案的选择围岩破碎打出的钻孔易出现塌孔现象,

药卷极难注入;即使注入由于围岩的破碎难以给锚杆锚固基础;底板打的钻孔内有积水,药卷遇水就失效,不能起到锚固作用。采取先注浆,通过注浆将破碎围岩胶结成整体,改善围岩的结构及其物理力学性质,既提高围岩自身的承载能力,又为锚杆提供了可靠的着力基础,使锚杆对松散围岩的锚固作用得以发挥。锚网喷支护,采用锚网喷支护时利用喷浆封堵围岩裂隙,隔绝空气,防止围岩风化,且能防止围岩被水浸湿而降低围岩的本身强度,提高围岩的稳定性。针对底板的积水,可采取一次性中空注浆锚杆进行底脚锚杆施工。利用注浆充填围岩裂隙,配合锚网喷支护,可以形成一个多层有效组合拱,即锚喷网组合拱,锚杆压缩组合拱及浆液扩散加固拱,然后与锚索形成悬吊组合拱,从而扩大了支护结构的有效承载范围,提高了支护结构的整体性和承载能力,从而有效地控制深部软岩巷道的大的变形。

2.3 支护参数

(1)采用20mm×2500mm左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆,锚杆采用树脂药卷端头锚固,树脂锚固剂型号为CK2545,用量为2支/根。(2)采用17.8mm钢绞线锚索,长度8000mm,采用CK2360树脂药卷端头锚固,用量为3支/根。(3)采用6·0mm钢筋焊接而成,网片尺寸为1000mm×2000mm,网格尺寸75mm×75mm。(4)注浆施工中所需材料主要有水泥、水玻璃、注浆锚杆、水泥注浆添加剂等。水泥:采用425#普通硅酸盐水泥,出厂超过3个月禁用;水玻璃:采用38玻镁度水玻璃,模数n=3.2,比重为:1.3551kg/L。注浆材料的质量配比为0·75~0·5:1:0·06(水:水泥:水玻璃);注浆枪:由1″无缝钢管加工而成,长度为1500mm,端头有50mm长的丝扣;水泥注浆添加剂:掺量占水泥重量8%。(5)注浆参数:注浆孔深、注浆终压、浆液扩散半径、注浆孔间排距。

2.4 施工的顺序及方法

施工的顺序为先注后锚由外向内一米米推进。施工方法为先注后锚,注浆时先用YT-27型气腿凿岩机打孔,然后将注浆枪打入,利用布头将枪体与岩孔封严。在枪体尾部戴上1″闸阀,利用QZB-50/6型气动注浆泵向枪体内注入水泥浆,当终压达到2MPa,同时注浆量达到设计要求后维持3min停泵关紧闸阀,待浆液凝固后在卸下闸阀。注浆结束后利用锚索测试注浆效果,如果锚索打不住压说明围岩依然破碎应增加注浆枪的长度,增大注浆压力继续注浆,直至锚索打住压为止。如果锚索能打住压说明破碎的围岩以从新胶结成一个整体,此时可拆除木棚子采取锚网索喷支护。

锚网索喷支护,先拆除木棚子然后破壁,破壁结束后立即喷射混凝土对基岩进行封闭,防止围岩风化,且能防止围岩被水浸湿而降低围岩的本身强度,提高围岩的稳定性。然后按设计间排距打锚杆、挂网喷射混凝土60mm厚,再打锚索复喷混凝土90mm。要求钢筋网必须贴紧初喷砼表面,锚杆预紧力为100N·m。抗拔力为8t。锚索抗拔力为10t。

底脚锚杆施工可采取一次性中空注浆锚杆。先用YT-27型气腿凿岩机将注浆锚杆以45°打入巷道两墙的底脚,然后利用QZB-50/6型气动注浆泵向锚杆内注入水泥浆,直至杆体返浆为止。

锚网喷支护技术的研究分析篇2

关键词：煤矿,锚网喷支护,安全

0 引言

煤炭行业作为我国传统能源的重点行业, 其安全问题不容忽视, 巷道的安全直接关系到煤矿的安全生产, 如何选择合适的支护方式便成为了保证煤矿安全生产, 保障职工生命安全的关键问题。锚、网、喷联合支护是通过锚入围岩内部的锚杆, 克服岩石抗拉强度小的弱点, 充分利用围岩自身抗压强度大的特点, 在巷道周围形成一个整体、稳固的岩石支撑带, 从而达到维护巷道的目的, 是一种积极的防御性支护方法。

1 锚网喷支护作用的机理

锚网喷支护既充分发挥锚杆的作用, 又充分发挥喷射混凝土的作用。同时网使围岩表面破碎圈完整化, 使喷层平整均匀, 同时增加抗弯、抗剪能力, 并具有较高柔性和较大的变形量。锚网喷支护突破了一切旧的支护形式和支护理论, 不是消极地支护已松动破坏的围岩, 而是积极主动地保持围岩的完整性、稳定性、控制围岩变形、位移和裂隙发展, 充分发挥围岩自身的支承作用。即以护为主, 支为辅, 是加固松动圈而不是支护松动圈的一种较为合理且适应软岩变形特征的一种支护形式。锚杆将围岩松动圈进行加固, 形成锚杆———围岩同承载的组合拱, 并可随围岩共同移动。软岩支护中, 喷射混凝土具有以下作用:

(1) 及时封闭围岩, 防止风化。

(2) 改善围岩应力状态, 提高强度, 充填张开的节理、裂隙、固结围岩, 起到补强作用。

(3) 起到柔性支护作用。喷射混凝土能和围岩紧密地粘结在一起, 在厚度不大时具有柔性, 能随围岩一起位移, 并在位移过程中产生支护反力。

(4) 形成组合拱作用。喷射混凝土把破碎的岩块联成整体, 形成承载结构, 从而隔绝深部围岩进一步变形, 使其达到三向应力状态。

锚网喷支护的主要作用:

(1) 挤压加固作用。在锚喷支护作用的过程中, 锚杆全长范围内防止了岩块的错动滑移, 围岩的变形受到抑制, 且两锚杆间的岩块在约束力的挤压下, 产生成拱效应, 加以喷射混凝土也提高了岩体的黏结力, 从而提高了围岩的强度。

(2) 组合、悬吊作用。在巷道围岩中安装锚杆, 提高了顶板岩层的承载能力, 有效地阻止了岩层的层间错动, 喷射混凝土与岩石的紧密黏结, 提高了围岩的承载能力。

(3) 改善围岩应力状态。巷道爆破成型后, 及时地喷射一层混凝土, 将围岩表面凸凹不平处填平, 消除了因岩面不平引起的应力集中现象, 同时, 能使钢筋网紧贴岩面。

(4) 抗变形能力。挂网后, 可使松动的岩石不脱落, 锚杆不外露, 喷射混凝土使得围岩形成一个自然拱, 锚杆全长起到了锚固作用, 钢筋网提高了抗弯和抗大变形的作用。

2 施工工艺

施工的主要工艺流程如下:光面爆破→铺设铁丝网 (拱部) 、安装金属管缝式锚杆→初喷混凝土→铺设钢筋网、安装树脂锚杆→复喷混凝土。其中, 一次支护的工艺流程如下:光面爆破→敲帮问顶→清除浮岩→钻凿锚杆孔→铺设铁丝网 (拱部) 、安装金属管缝式锚杆→初喷混凝土。进行一次支护时, 有以下几点要求: (1) 光爆后, 要及时进行临时支护, 尽量减少空顶时间, 防止片帮、冒顶; (2) 安设一次锚网后, 要及时进行初喷, 以封闭围岩, 减少暴露时间, 防止风化; (3) 初喷时, 要将超挖处喷实填平, 将硐室喷出半圆拱轮廓成形, 为二次支护时铺设钢筋网提供方便; (4) 安装管缝式锚杆时, 在锚杆尾部绑上一根300mm长的8#铁丝, 并在初喷时将其露在喷层之外, 作为二次支护时安装树脂锚杆的标志和挂吊钢筋网之用。一次支护初喷后只要巷道成形好, 没有明显凹凸现象, 二次支护时就相对容易得多。

在进行二次锚网支护时, 需要搭设工作台, 拱部铺设钢筋网和安装树脂锚杆均需要在工作台上进行进行二次支护时, 要求如下: (1) 铺设钢筋网时, 网片要紧贴初喷层面, 使用一次支护时预留的铁丝绑扎, 网片间要求搭接240mm, 并用网片边缘的搭钩相互连接牢。搭钩可以用专用的折钩工具折弯, 钩在相互搭接的网片边缘, 有效搭钩要达到总数的60%以上。 (2) 钻凿锚杆孔时, 采用Φ27mm的钻头, 孔深不小于1750mm, 同时应保证锚杆孔尽量垂直硐室轮廓线。 (3) 安装树脂锚杆时, 锚杆插入后, 必须及时旋转杆体, 以保证树脂与固化剂充分拌和, 保证锚固力。 (4) 锚杆托盘要紧贴钢筋网片, 并拧紧螺栓, 将钢筋网紧压在初喷层面上。

3 影响软围岩锚网喷支护体系质量的因素分析

3.1 锚杆材质对支护质量的影响

管缝式锚杆锚固力与材质、锚杆直径、围岩硬度、爆破质量、锚杆安装方式及安装质量有关。管缝式锚杆用A3钢, 厚2.75mm的钢板加工而成, 设计拉断力12t。A3钢本身抗拉强度低, 一般为240k N/mm2。实践检测, H43mm、L1600mm的管缝式锚杆在细砂岩中的初锚力为5t左右, 在软煤中小于1t, 在软岩中小于4t, 一般2~3t。经分析, 就其受力而言, 因软岩 (煤) 的孔壁有一定的可压缩变形量, 从而对锚杆施加的径向力小而造成。针对这一特点可采用增加锚杆布置密度来提高组合拱的支撑能力。从大量的锚网喷支护巷道的破坏情况分析, 因锚杆材质造成的破坏形式有下列几种:

(1) 锚杆拉断。有受轴向力拉断和偏心受力拉折断等多种破坏方式。因锚杆锈蚀造成强度大大降低和杆体本身抗拉能力不足等造成。

(2) 端头挡圈拉脱。因围岩移动量大而将挡圈拉脱造成网喷层离层而破坏。此种情况分析应为挡圈未满焊或焊接质量不合格。上述问题可选用16Mn钢或20Mn Si钢并经特殊工艺处理制成高强度锚杆, 其抗拉强度可由240k N/mm2提高到650k N/mm2。

3.2 网

实践表明, 真正将网拉断很少见, 多为施工质量。一般从网连接处拉开, 使支护体不完整, 形成弱点、线, 使围岩产生移动空间而发生破坏。

(1) 钩连被拉开。

(2) 施工时未连网或连网不合格, 喷浆隐蔽而不易发现。

3.3 喷射混凝土

因喷层影响支护质量主要有水泥质量、配比、工艺等;工艺方面表现为初喷不及时或初喷过厚造成未及时封闭围岩和喷层与围岩固结不好, 二次支护未执行或执行时间不合理

4 结语

锚网喷联合支护具有超强支护作用。经过检验, 该类巷道支护强度高, 稳定性强, 节省了原材料, 减少巷道维修工程量, 具有良好的经济效益。锚网喷联合支护掘进速度快, 既减轻了职工的劳动强度, 又创造了安全的工作场所, 安全效益显著。

参考文献

[1]陆士良, 汤雷, 杨新安.锚杆锚固力与锚固技术[M].北京:煤炭工业出版社, 1998.

[2]周长巨.锚网、喷、索联合支护在软岩施工中的应用[J].江西煤炭科技, 2008, 2 (2) .

锚网喷支护技术篇3

1支护技术理论分析

1.1巷道围岩破坏机理

在巷道掘进过程中, 围岩与支护是一个相互作用的过程, 最终在巷道围岩中由外向里形成破碎区、软化区及弹性区。在无支护条件下, 圆形巷道周边岩体处于单向应力状态, 一旦周边应力超出岩石的单向抗压强度, 周边岩体将出现破坏失稳。巷道周边岩体破坏失稳后, 围岩中的应力将重新分布, 应力分布范围及应力高峰均向深部转移, 从而造成深部岩体的破坏。巷道围岩进入塑性状态的范围随之扩大, 塑性变形逐渐增加。为了维护巷道周边岩体的稳定, 必须采取合理的支护结构来改变周边岩体的应力状态[1,2]。

1.2巷道断面形状选择

考虑到深部软岩巷道围岩的破坏将从巷道的周边开始, 其周边的破坏将首先从垂直2个主应力方向的部位开始。目前, 暗斜井底车场在陈四楼煤矿属于开采深度最深的巷道, 且围岩又具有遇水膨胀、碎裂特性, 这些均是造成巷道变形、底鼓的重要因素。因此, 除减小巷道顶、帮围岩在应力作用下的破坏外, 还要解决巷道底鼓问题。根据巷道断面形状的受力特性分析可知, 圆形断面的承载能力比拱形、梯形等断面形状高得多, 可以形成一个均匀应力场, 对巷道四周塑性区范围的扩展将起到抑制作用。

1.3巷道围岩注浆加固依据

由圆形巷道平面应变状态的弹性应力状态理论可知, 巷道围岩内的主应力差σθ-σr =2p0 (R0/r) 2。其中, σθ为切向应力;σr 为径向应力;p0为原岩应力;R0为巷道半径;r为围岩内任一点到巷道中心的距离。取R0=2.5 m, 距圆形巷道周边不同距离的主应力差见表1。由表1可知, 在距离巷道周边1.0 m处为原岩应力状态, 以外的围岩内部, 最大主应力差已经降低至原岩应力值以下。圆形巷道围岩需要重点加固的是距离巷道周边1.5 m范围以内的围岩[3,4]。

当围岩强度低于2p0时, 根据弹塑性理论, 巷道周边岩体应力随着时间的推移超出弹性极限后进入塑性状态, 在巷道四周形成一塑性破坏区。从围岩内部受力上讲, 巷道周边破坏将首先从垂直2个主应力方向的部位开始, 其中垂直最大主应力方向的部位容易在拉应力作用下破坏, 而垂直最小主应力方向的部位则将因集中了较高的压应力而破坏。在破碎区, 岩体处于一种不稳定的状态, 利用围岩注浆将破碎和产生裂隙的岩块重新胶结起来, 通过人为手段使其形成一个较完整的整体, 提高其自身强度, 使其强度大于破碎区的最大主应力差, 就能有效地阻止破碎区的发展, 使围岩自身承载能力更强。

2支护设计

2.1支护参数

(1) 采用锚网喷支护形式。

锚杆支护选择端头锚固法支护帮顶, 锚杆间排距为700 mm×700 mm;金属网采用Ø6 mm钢筋焊接而成, 网目为100 mm×100 mm, 网片规格为2 000 mm×1 000 mm (长×宽) , 网要压茬搭接, 搭接长度不小于100 mm, 每间隔300 mm用14#铁丝连网1道。锚索采用Ø15.2 mm的钢绞线制成, 长6.5 m, 每根使用1卷CK2350药卷和3卷M2350药卷, 锚固力不小于200 kN, 预紧力不小于30 MPa, 间排距为1 500 mm×2 000 mm, 外露长度100～150 mm。

(2) 锚杆及锚固剂。

顶部选用Ø20 mm×2.2 m左旋高强螺纹钢锚杆, 帮部选用Ø18 mm×2.2 m左旋高强螺纹钢锚杆, 均为端头锚固, 锚杆外露长度10～50 mm。顶部每根锚杆使用CK2350及M2350药卷各1卷, 共2卷;帮部每根锚杆使用M2350药卷2卷。顶部锚杆抗拔力≥120 kN;帮锚杆抗拔力≥100 kN。顶锚杆预紧力矩≥200 N·m;帮锚杆预紧力矩≥150 N·m。

2.2注浆工艺

(1) 注浆孔布置。

根据-720 m井底车场围岩破碎程度, 沿巷道周边均匀布置1排注浆孔, 注浆孔间排距按1.6 m布置, 每排10根。

(2) 注浆管选择。

注浆管采用Ø26.5 mm钢管加工制成, 长1 000 mm, 管口加工50 mm的丝扣, 以连接注浆泵。注浆管安装如图1所示。

(3) 注浆设备选择。

采用2ZBQ-9/3气动注浆泵1台, 搅拌机1台。搅拌机电机功率为4 kW, 搅拌筒直径为1 000 mm, 高度为800 mm。

(4) 制浆。

采用P.O42.5水泥制浆, 水灰比按1∶1 (浆液用水泥700～800 kg/m3) 。

(5) 注浆距离控制。

滞后工作面最大距离不超过60 m。

(6) 注浆压力。

注浆压力不超过4 MPa, 一般控制在2.5～3.5 MPa。

3支护效果

陈四楼煤矿在-720 m水平车场采用了上述支护形式, 与原来的直墙半圆拱断面相比, 其巷道稳定时间、位移量大大减少, 注浆后的位移量在35～98 mm之间, 支护效果非常明显。从巷道外表看, 水沟异侧巷帮局部有喷层开裂、掉喷皮现象, 后期经过复喷, 基本较稳定。采用该技术, 不仅提高了施工的安全性, 降低了后期巷道变形维修施工中的复杂性和危险性, 而且不需要进行扩修, 满足安全使用要求。

4结论

(1) 圆形断面巷道的承载能力比拱形、梯形等断面巷道高得多, 可以形成一个均匀应力场, 对巷道的四周塑性区范围的扩展均可起到抑制作用。

(2) 围岩注浆能够将破碎和产生裂隙的岩块重新胶结起来, 通过提高围岩自身承载能力, 减小围岩的松动破坏范围。

(3) 此种支护技术与棚式支护和二次支护相比, 掘进速度快, 成本较低, 工人劳动强度低。

(4) 圆形断面施工时的巷道成型不易控制, 炮眼布置与爆破参数有待进一步研究和优化。

摘要：通过对深部软岩巷道围岩破坏机理及软岩巷道特征的分析, 提出了一种合理的软岩巷道支护形式。以陈四楼煤矿-720 m水平车场支护为例, 详细介绍了圆形断面锚网喷支护+壁后围岩注浆加固技术的工艺流程, 实践应用表明, 该支护方式效果良好。

关键词：圆形断面,围岩松动圈,深部软岩巷道,锚网喷支护,壁后围岩注浆

参考文献

[1]谭云亮, 吴士良, 尹增德, 等.矿山压力与岩层控制[M].北京:煤炭工业出版社, 2008.

[2]李世平.岩石力学简明教程[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1986.

[3]薛顺勋, 聂光国, 姜光杰, 等.软岩巷道支护技术指南[M].北京:煤炭工业出版社, 2002.

锚网喷支护技术篇4

鹤矿集团南山煤矿北五外15层综放面走向650 m, 倾斜112 m, 煤厚14～15 m, 是南山矿综采一队的接续工作面, 该采煤队生产能力2005年达170万t/a, 接续面计划年产量达200万t/a, 为了使该工作面运输系统简单、减少运输环节, 在工作面运输机道外一侧-96.9 m标高与-180 m标高的主机道, 重新设计施工一垂高80.1 m, 净直径5 m的大容量立式圆形煤仓, 它使工作面出煤运输系统由原来的四段运输改为两段运输, 为实现工作面高产、高效创造了条件。

2 煤仓地质条件和应力分析

该煤仓距地表416.9 m, 煤仓上口、仓体布置在距18#层煤层底板10 m以下的岩层中, 围岩以粉砂岩、砂质页岩、页岩等中等稳定的岩层为主, 仓体部分分别穿过厚度1.0 m的20#煤层和厚度2.5 m的21#煤层, 煤仓下缩口5 m及给煤机硐室拱顶部分在21#煤层底板下的砂岩中, 煤仓围岩稳定构造简单, 无断层、无水患威胁, 对施工较为有利。煤仓的受力主要来自围岩的自重和侧压, 由于硐室距地表较深, 矿压显现明显, 侧压增大, 加之煤仓垂高较大, 传统的锚及喷射混凝土支护已不能适应。

3 煤仓支护结构方案的分析选择

该煤仓为15#、18#煤层联合布置, 服务年限6 a, 有三种支护结构技术方案。

3.1 素混凝土砌碹支护结构

这种支护结构存在着施工工艺复杂、进度慢、材料消耗多、施工安全状况差和支护效果差, 特别是在埋深大的矿井, 缺点更为突出, 故不宜采用。

3.2 钢筋混凝土砌碹支护

这种结构安全性高、封闭围岩好、质量稳定, 但施工工艺复杂、进度慢、材料消耗多、成本高, 增加了刷大煤仓工作量, 而且在埋深大、地压大的围岩中, 该支护不能改变围岩的受力状态, 是一种被动承载的支护方式, 也不宜采用。

3.3 锚网喷射混凝土支护结构

这种结构支护效果好, 施工安全性好, 质量稳定, 施工速度快, 工期短等优点。

根据以上三种支护的特点, 综合分析比较, 选择第三种结构最理想, 它简化了施工工艺, 缩短了工期, 施工安全可靠, 能充分发挥围岩的承载能力, 且使仓壁具有一定的柔性, 同时有效地防止喷层剥落、围岩片帮。

4 锚杆主要参数的选择

根据经验公式计算法。

4.1 锚杆长度

4.2 锚杆间距

4.3 锚杆直径

5 其它参数和材料的选择

5.1 锚杆杆体

锚杆杆体选择20MnSi左旋无纵筋螺纹钢锚杆, 采用树脂锚固剂, 锚固长度500 (mm3) 的端头锚固方式。

5.2 锚杆螺母和托盘

锚杆螺母选用:快速安装扭矩螺母。托盘选择:20MnSisi材质120×120×8 mm碟形托盘, 以使得锚杆支护力系中锚杆、螺母、托盘充分合理地匹配, 使支护强度充分得以发挥。

5.3 金属网

考虑煤仓的稳定性主要受围岩的自重、侧压及围岩水平应力的影响, 在最大水平应力作用下, 煤仓周围岩层易发生剪切破坏, 出现错动、松动而膨胀造成围岩变形损坏, 仓体锚杆和钢筋网作用是约束其沿轴向岩层膨胀和垂直轴向的岩层剪切错动, 使其与锚杆形成框架。因此要求金属网强度大、刚性大, 故而选用:冷拔φ6 mm钢筋网, 网格:50×50 (mm2) 。

5.4 喷射混凝土

喷射混凝土配比为:水泥∶砂子∶石子=1∶2∶2。

水泥为425#普通硅酸盐水泥, 砂子为中砂, 石子粒径5～25 mm, 喷射料中加速凝剂, 用量为水泥用量的2%, 设计喷射混凝土标号为C20。

喷厚的计算:

考虑喷射混凝土主要以封闭岩体, 锚杆和金属网的外露部分, 防止岩体风化和支护材料锈蚀, 因此喷厚选100 mm。

6 联合支护的作用原理

联合支护主要是依据锚杆支护的作用原理, 通过提高围岩自承力而对煤仓采取主动支护。

6.1 锚杆支护的作用

锚杆支护是通过围岩内部的杆体, 改变围岩本身力学状态, 提高围岩的强度, 从而在煤仓周围岩体内形成一个完整稳定的承载圈, 与围岩共同作用, 达到支护煤仓的目的。

6.2 金属网的作用

金属网的作用是有效地防止施工煤仓时, 帮壁片帮危及作业人员, 同时也扩大了锚杆的承载作用面, 使喷层具有一定的韧性, 产生让压作用。

6.3 喷射混凝土作用

及时封闭围岩, 提高了煤仓抵抗煤矸撞击的强度, 增强煤仓表面光滑度, 使煤仓使用过程中不易堵塞, 有利于煤仓的后期使用。

7 施工过程和方法

首先用ML反井钻机, 钻出φ1.2 m钻孔, 然后开始自上而下进行刷大, 刷大到设计断面直径5.2 m为止, 循环进度1.0 m, 每循环一锚, 锚杆排间距各1.0 m, 五花布置, 每两循环进行挂网喷碹, 刷大断面采用光面爆破。以减少爆破对围岩的破坏和提高仓壁的平整度, 有利于锚网支护, 金属网全断面敷挂, 网间搭接50 mm, 采用12#铁线联接, 每隔300 mm连接一道, 以保持仓体内金属网的整体性。

8 结论

(1) 该煤仓是该矿首次采用锚网喷联合支护技术, 施工出的第一个垂高达80.1 m, 净直径φ5 m的大容量圆型式煤仓, 煤仓投入使用后, 经观测、测试, 仓体结构无变形、破裂现象, 说明该方案在技术上是合理的, 方法上是可行的, 产生了显著的经济效益。

(2) 采用锚网喷联合支护施工煤仓, 施工速度快、效率高。与其它支护方式相比, 施工工期可以提前30 d左右。

(3) 减轻了工人劳动强度, 降低了施工难度, 改善了安全施工环境, 节约了施工和支护费用。

浅谈铅坑矿锚网喷支护篇5

天湖山铅坑矿的掘进巷道很长时间仍沿用传统的无预应力刚性支护即架棚支护。这种方式支护方式存在维护速度慢、需多次维护等诸多问题。为此,在巷道支护过程中采用锚网喷支护。

1 刚性支护的缺点

我矿维护巷道过去一直沿用架棚支护方式,通过分析和观测,刚性支护有以下缺点:

a)施工断面不得不加大,为了保证达到设计断面,采用工字钢棚支护,需要设计断面加宽0.5 m～1.0 m,处理矸石多;b)不能充分利用围岩的承载能力,支护载体单薄,支撑能力较差;c)被动待压是其最大特点,根本不存在预应力,处于被动状态;d)不能直接作用于围岩,之间存有空间,容易造成围岩继续松动、膨胀,还因岩层的流变错动造成应力集中,导致支护变形,需多次修复。

锚网支护能主动进行预应力支护,避免围岩进一步松动破坏。它可以直接利用自然平衡拱原理,锚固拱以外的围岩,安全系数大。这种支护方式还能充分利用围岩自身强度,形成自动支护,承载体厚度大,受力均匀,不至于造成应力集中。锚网喷支护施工工艺:光爆掘进→临时支护→打锚杆眼→安装锚杆→挂网→初喷→二次支护复喷。

2 合理选择支护参数,搞好锚杆支护设计

选择合理支护参数必须以地质条件、围岩稳定性及巷道设计的宽、高度为依据,确保锚杆的各项支护性能满足要求。

2.1 锚杆长度根据

公式L=N(1.1+B/10)及巷道宽度(B=2.3 m)、围岩影响系数,可知实际锚杆长度选择为L=1.6 m。

2.2 锚杆直径

从锚杆支护效果和经济上综合考虑,

建议采用直径ψ=33.0 mm的管缝式锚杆。

2.3 锚杆间排距

根据公式D=L/2,锚杆间排距为0.8 m。

2.4 金属网的选择

根据巷道变形严重、裂隙较多的实际情况选择挂金属网,主要是用其提高混凝土的整体性,增加喷层的抗拉、抗剪强度,防止喷层开裂。金属网一般使用8#或6#铁丝制作,网孔规格为100 mm×100 mm,并按上下交错的原则编制,节点必须焊接牢固。铺设金属网时,必须铺设平展;网片搭接长度200 mm,用14#铁丝扭接牢固,并在网片搭接处打一排锚杆,以确保网片的牢固性托板应压紧金属网。

3 加强施工质量技术管理

在锚网喷联合支护过程中每道工序的施工质量都直接影响锚杆的支性能,一旦出现一道质量低劣的工序,就会大大降低锚杆支护效果,甚至使锚喷联合支护失去作用。

3.1 提高爆破效果,控制巷道成形

根据地质资料和工程穿过的围岩层柱状情况编制爆破图表。图表中详细规定岩巷炮眼布置数目、角度、装药量和装药结构,并在掘进班组认真贯彻,施工人员按爆破图表进行钻眼、装药和连炮施工。

3.2 进行临时支护

由于巷道掘进过程中锚固存在一定的滞后现象,再加上围岩的不稳定,必须进行临时支护,来保证工作面顶板的完整,并杜绝空顶作业。

3.3 确保锚杆施工质量

锚杆孔必须严格按设计要求的角度、深度施工,否则角度不合适,孔超深或过浅都直接影响锚杆的锚固作用而减小锚固力,使锚杆失效。孔深误差一般为30 mm左右,锚杆固定坚持先拱部,再顶帮,后底帮的顺序,保证锚杆施工质量。

3.4 初喷

初喷30 mm～40 mm速凝混凝土。混凝土选用的材料应是品质坚硬,粒径适中,不含杂质的洁净材料。沙为纯净的河沙,石子粒直径小于20 mm,将粒径大于15 mm的石子控制在以下,石子过筛,并用水冲洗干净。其次是混凝土的配料,水灰比取0.4～0.45。混凝土配合比为水泥:砂子:石子=1:2:2。

3.5 二次支护复喷

混凝土的喷射工艺非常重要,直接影响到喷层的质量。如果一次喷全厚,喷射混凝土因自身塑性及自重过大而脱落或降低其致密程度,尤其对拱顶部分影响最大。而两次喷射则可在第一次喷射时及时封闭围岩,并因其自身塑性使围岩内部应力得以充分释放,从而降低二次支护的负荷。在第一层喷射混凝土固结后,围岩基本稳定时进行复喷,整个喷层的致密性可大大提高。一般初喷厚度为10 mm～30 mm,复喷厚度100±30 mm[1]。

3.6 注意施工细节的监管

a)锚杆孔打好后,上锚杆时必须先把孔内的灰尘清理干净,以防灰尘过多造成锚杆的锚固力降低;b)喷射顺序为:先墙后拱,从墙基开始自下而上进行,喷枪头与受喷面应尽量保持垂直。喷枪头与受喷面的垂直距离以0.8 m～1.0 m为宜;c)搞好锚杆直径、钻孔直径合理匹配,即从支护效果、成本、效率等几方面对锚杆直径、钻孔直径等参数合理选择,能较大地提高锚杆锚固力,改善锚网喷联合支护对围岩的支护效果。

4 应用效果分析

铅坑矿采用锚网喷联合支护效果良好。节省大量支护材料,支护费大大降低;锚网喷支护较传统的砌碹、架棚可以大幅度减轻工人的劳动强度,减少辅助工作量,有力于提高工效,而且施工方便,操作安全;利用锚网喷联合支护,发挥了围岩的自身承载能力,可以改变巷道的承压状态,从而有效地控制巷道变形量。

5 结语

采用锚网支护方式维护巷道,材料、人工消耗少,施工安全系数大,巷道使用周期长,无需二次修复。它具有技术上的安全可靠、经济上的合理可行、并且能减少维修巷道对生产影响等特点,可在各种巷道维修中推广使用。

参考文献

新型锚网喷支护材料的性能研究篇6

巷道支护结构基本原理是在岩石力学理论的基础上, 通过支护体和围岩联合作用, 充分发挥围岩的自承载力, 以取得更大的经济效益。以下为现代支护结构原理的几个方面:

1) 当代支护构造的原理是把围岩和支护当作由两种材料构成的复合体, 建立在围岩与支护共同作用的基础上。

2) 当代支护原理的另一个支护的规定是充分发挥支护材料自身的承载力。不管是柔性支护、锚杆支护、封闭支护还是分次支护, 必须充分发挥材料的承载能力。混凝土喷层具有一定的灵活性, 并紧紧围绕着围岩, 因此, 混凝土喷层主要应对压缩、剪切破坏和弯曲破坏, 和传统的相比, 可以更好的运用混凝土的承载能力。实验证明, 相比于同厚度的单层, 应支持双层喷涂层的工艺, 因为其提高承载能力达20%~30%。因而可知, 分次喷层也是提高承载力的一种好方式。

3) 发挥围岩的自承能力, 首先必须具有较好的自承载能力, 即围岩保持在坚固状态, 使其充分发挥围岩塑性, 并且具有较好的承载能力。在开始的时候, 当应变或位移增大, 岩体强度一直在允许范围内, 当越来越接近允许变形值, 围岩压力将趋于最小。当岩石刚刚进入塑性时, 其自承力最大。然后随着应变或位移的增加, 其强度将逐渐减弱。因此, 当围岩进入塑性时, 可以发挥最大作用的是自承载能力。现代支护理论要防止围岩松动, 要求由于岩石有一定的塑性, 最大限度地发挥其自承能力。支护结构中要充分发挥围岩的自承载能力, 减小围岩压力, 以进一步改善支护的受力机能。

4) 基于现场测试和监测手段的现代支护理论, 确定最佳的支护形式和方法, 以指导设计与施工。该方法是基于目前的技术水平和地下工程的特点进行总结得到, 是一个理论与实践相结合的方法, 是现代支护理论的重要组成部分。

2 巷道支护网的加固机理

为了避免因局部破坏而丧失整个围岩支护的稳定性, 巷道支护中应当把顶板、两帮和底板看成一个整体。锚网支护在金属网中起支持破碎岩体非锚固区的作用, 是避免落石, 并能转移负荷之间的非锚固锚杆, 能在面部形成支持中心。锚网喷支护可以均衡巷道压力和变形, 提高其整体稳定性。

支护网可以将松软围岩变成镶嵌结构。在巷道剖面的岩石形成的压力拱可承受更大的压力, 防止继续扩大岩崩和岩石破坏区。而碎断效应和电力传输通过螺栓的负荷转移到围岩深部, 以保持压力拱充分发挥自承载能力。实践证明, 金属网作为支持时不可缺少的技术措施, 对锚杆巷道和巷道围岩稳定性的加固效果是很重要的。

支护网有柔性, 具有泄压的作用, 可适应围岩变形, 使得巷道的围岩压力减小。然而, 金属网又具有一定的刚性, 能给围岩表面施加抵抗力, 从而大大改善围岩受力情况, 避免围岩破坏加剧。

巷道由于受到动压的影响, 围岩塑性区和破坏区不断加大, 经常出现漏顶、掉块现象。锚网喷结构能很好的阻止这种破坏, 加固碎块, 防止进一步垮落。同时, 金属网对围岩表面的反力增加了组合拱内碎裂岩石的密实度, 进一步加强了支护系统的稳定性。通过分析矿用支护网的加固机理及其作用, 可提出其作为支护材料的基本要求, 明确适用范围。

3 复合材料网

本文提出的矿井支护复合网是一种由钢丝、聚丙烯等材料, 通过阻燃剂和抗静电的后处理技术, 挤出冷却形成方格网的整体结构, 其整体性、强度、以及控制围岩变形的能力较好, 且支护费用低。

本文中采用的混凝土强度等级为C20。取衬砌结构拱顶的一片圆弧结构为原型, 几何相似比为Cl=2。模型所用材料与原型相同, 即CE=Cρ=1。根据力学知识可知, 影响应力的参量有应力σ, N/m2;截面积A, m2;法向分布载荷p, N/m2;抗弯截面模量D, m3;弹性模量E, N/m2;几何量L, m。参数方程可写作:

用量纲分析法求导相似准则, 其准则形式可取为:

将其量纲代入:

由两边量纲相等, 得方程组为:

将上式中的a、b转换为关于c、d、e、f的函数关系:

相似准则为4个, 所以c、d、e、f应当设定出4套参数, 本文采用最简单方法, 即设其中一个为1, 其余3个为0, 则:

可得出准则为:

由准则, 即CE=Cσ。由于模型与原型所用材料相同, 则有Cσ=CE=1, 即模型上各点所测的应力值与原型对应点的值相等。同理, 准则可得CP=CE=1, 即模型上的法向面分布载荷与原型上所受的实际载荷相同。模型与原型是一个几何相似准则, 因此, 将自动满足。钢筋网壳复合衬砌支护结构试验采用直径为6 mm的的钢筋, 其余的材料为矿用复合材料网。混凝土设计强度为C20。混凝土的配比为水泥∶砂子∶石子∶水=1∶2∶2∶0.45, 试件的厚度为100 mm, 高400 mm。试件浇筑好后在室内养护28 d。喷混凝土是一种先将水泥、砂、石等材料按一定比例混合成的干混材料, 注塑机械将其通过进料管、喷嘴到支撑表面的混凝土混合物, 并在短时间内粘结于被支护工程围岩表面上, 并快速硬化的技术。喷射混凝土和普通混凝土喷不同的特点是, 无振动和依靠高速射流冲击挤压混凝土。喷射混凝土可有效压实混凝土, 并在结合面上传递一定的剪力和拉力, 具有较高的力学性能。

钢筋网壳复合衬砌支护结构试验采用复合材料, 在受力初期与其他材料网相比并无特别之处, 也是先有拉有压, 在3 MPa左右时, 出现中间对称面部位的斜裂缝, 在6 MPa时出现端部裂缝掉皮现象。但是, 当荷载加到6 MPa以后, 其抗拉性能逐渐显现出来, 各个测点均以受拉为主, 并不断承受其受力的加大。压强达到8.5 MPa时结构破坏。破坏状态为:衬砌沿中部出现多处倾斜裂缝, 端部被压碎破坏。实验发现, 从承载能力上看, 钢筋网和复合材料网的承载能力相差无几, 可在岩巷道或煤巷使用;钢筋网在上部出现的横向裂缝, 主要为保护层被压坏, 混凝土沿着保护层与钢筋的交接处发生了破坏, 原因为此处钢筋与混凝土的咬合不好, 形成易破坏的截面, 两种材料的变形不一致。在实际使用中, 可考虑在混凝土中掺和纤维, 增加混凝土的整体性和与支护网的耦合能力。复合材料网的性能较佳, 主要表现为, 在具有了良好抗弯性能的同时, 抗拉性能也较好, 在受力初期, 因为具有较好的刚度, 因此可较长时间抵抗上部压力。当弯曲挠度达到一定程度时, 材料良好的抗拉性能发挥了作用, 限制了挠度的进一步增加。因此具有比另外两种材料更强的承载力。

在锚网喷施工中, 可以将材料网与锚杆以及喷射混凝土结合起来形成复合材料网。复合材料网可封闭围岩, 起到传力作用, 将荷载分布到锚杆上, 使锚杆发挥梁作用和减跨作用;锚杆可加固围岩, 将松动区的围岩压力传递到围岩深处的坚固部位, 起支撑作用;喷射混凝土将材料网和锚杆连接成整体, 使之形成一个坚固的支护体系。因此, 结构变形破坏较小的巷道, 可采用复合材料网作为支护网;破坏严重的巷道, 可采用传统钢筋网与复合材料网共同支护的组合方式, 在喷射混凝土中靠近围岩的一层铺设复合材料网, 其良好的抗弯和抗拉性能可起到基础支护的作用, 外层铺设传统钢筋网, 其较大的强度可作为支护结构的最后一层保障。这也符合联合支护理论“先柔后刚, 先让后抗, 柔让适度, 稳定支护”的基本思想。

复合材料网较钢筋网而言价格低廉, 质量较轻, 运输方便。工人的施工强度低, 省时省力, 是作为巷道支护的理想材料。

网架承载性能最好, 整体性较强, 因此出现中部裂缝的时间最晚, 且45°方向出现裂缝后才破坏, 破坏性状明显。复合材料网内有较大数量和强度的钢丝, 因此刚度较强, 较长时间的抵抗了弯矩和剪切力, 且交错点非搭界, 而是相对牢固的铰接, 这样形成整体后, 每根钢塑网带的拉断力比搭接大了很多, 使得看似“柔弱”的复合材料网试件大大增强了其承载能力。在试验中两端的支座既起到了固定作用, 又限制了横向位移, 使得其抗弯和抗剪能力得到提升。复合材料网纵横方向拥有较强的承载能力, 双向拉伸构成筋和肋的相互垂直, 这类结构使得施加于网面的压力可以经过节点有效地向四处筋肋传送, 大大提高了整个网面承载力, 因此不会造成筋肋的断裂。而且, 由于该网络是一种双向拉伸, 因此净孔蠕变小, 网格大小均匀, 在喷射混凝土之前, 可以有效地防止落煤, 保证工人的安全和地下矿车运行的平稳安全。

在正常使用情况下, 新型网架的支护效果较理想且较经济, 是软岩巷道的理想支护材料, 破坏状态为:衬砌沿中部出现多处倾斜裂缝, 端部被压碎破坏。端部掉皮直至破坏现象, 主要原因为在端部发生了实验中不可避免的应力集中, 使得整个试件的承载力降低。然而实验中只是取支护结构的一部分, 在实际工程中, 喷射混凝土将网片完全包裹, 形成一个整体, 不存在端部应力集中的情况。从经济角度考虑, 新型材料网的价格较钢筋网而言更低廉。其质量轻, 可弯曲, 运输方便, 可根据实际尺寸随意裁剪, 工人的施工强度低, 省时省力, 是作为巷道支护的理想材料。

4 结论

新型复合材料网衬砌结构为巷道支护成功开辟了一条新的途径。在符合结构要求的条件下, 可以获得较好的支护效果以及经济效果, 为研究替代传统钢筋网开辟了新的思路。

摘要：随着矿井开挖深度的加深, 维护巷道稳定所进行的支护问题变得尤为重要, 也成为了矿井发展的重难点之一。喷射混凝土、锚喷支护和可伸缩的金属支架是目前支护的方法, 但后期的大规模维修和浪费现象严重。在满足实际使用要求的前提下, 新型复合材料网具有质轻、耐腐、价廉的优点。本文在锚喷支护原理的基础上, 选用新型复合材料, 研究了巷道支护理论。

关键词：锚喷支护原理,复合材料,巷道支护

参考文献

[1]付国彬, 姜志文.深井巷道矿山压力控制[M].北京:中国矿业大学出版社, 1996.

[2]国外煤矿深部巷道矿压的研究[J].周国才, 译.矿业译丛, 1991, 49 (1) .

[3]Farmer, L.W.岩石的工程性质[M].汪浩, 译.徐州:中国矿业大学出版社, 1988.

锚网喷支护技术篇7

1 工程概况

钱营孜煤矿巷道埋深多在670 m以下, 整个矿区范围内岩体较为破碎, 构造裂隙及节理面极其发育, 岩体强度等级多属于较软岩和软岩类。因此, 巷道的支护面临较大的困难。

钱营孜煤矿西翼回风石门位于2煤底板, 主要穿过的地层有细砂岩、泥岩和粉砂岩3种。其中细砂岩为灰绿色, 细粒结构, 成分以石英、长石为主, 硅质胶结, 裂隙发育, 方解石充填;泥岩为灰黑色, 泥质结构, 致密, 块状, 含有大量植物化石。根据掘进情况, 西翼回风石门试验段巷道主要位于厚37.2 m的泥岩层中。

2 支护方案确定

结合具体工程地质条件, 并考虑到快速掘进的要求, 决定采用锚网喷支护方式进行巷道支护, 对于围岩在Ⅲ类以下的大断面巷道, 在巷道顶部增加锚索以加强顶板支护。

锚网喷索支护是一种主动的柔性支护, 相对于被动支护来说, 它可以提高围岩的自承能力, 减小支护结构的压力, 并且锚杆和锚索快速承载能力强, 形成的压缩圈厚度大, 能够对围岩进行深锚产生强力悬吊作用, 从而提高了围岩的整体性和稳定性。因此, 巷道支护方式根据支护机理进行了设计。

2.1 锚杆支护参数设计

根据西翼回风石门试验段巷道地质预报描述并结合岩石力学试验结果, 确定该段巷道顶板岩石属于Ⅲ～Ⅳ类围岩。

锚杆支护参数按照悬吊理论计算获得。根据悬吊理论, 在层状岩层中开挖的巷道, 顶板岩层的滑移与分离可能导致顶板的破碎直到冒落;在节理裂隙发育的巷道中, 松脱岩块的冒落可能对生产造成威胁;在软弱岩层中开挖的巷道, 围岩破碎带内不稳定岩块在所受重力作用下也可能发生冒落。如果锚杆加固系统能够提供足够的支护阻力将松脱顶板或危岩悬吊在稳定岩层中, 就能够保证巷道围岩的稳定[1]。锚杆初步选用Ø20 mm左旋无纵筋螺纹钢, 用树脂加以锚固。

2.1.1 锚杆长度[2]

锚杆长度通常按式 (1) 计算:

L=L1+L2+L3 (1)

其中, L1为锚杆外露长度, 其值主要取决于锚杆类型及锚固方式, 一般为0.15 m, 对于端锚锚杆, L1=垫板厚度+螺母厚度+ (0.03～0.05 m) 。

L2为锚杆有效长度, 按岩体冒落拱高度计算锚杆有效长度, 可得 L2=[b/2+htan (45°-φ/2) ]/f。其中, b为巷道宽度;h为巷道高度;f为岩石的坚固性系数;φ为内摩擦角。通过计算, 得到锚杆有效长度L2=1 m。

L3 为锚杆锚固段长度, 可根据要求的锚固力和固结力的大小设计L3=max{la, lb}。按杆体与黏结材料的黏结强度验算, 得锚固长度la=0.25dmσt/τm=0.61 m;按黏结材料与孔壁的黏结强度验算, 得锚固长度lb=0.25d2mσt/ (τzdz) =0.63 m, 其中, dm为杆体直径;σt为杆体 (钢筋) 材料的抗拉强度;τm为锚固体与杆体的黏结强度;τz为锚固体与孔壁的黏结强度;dz为孔径。

通过计算, 考虑稳定性取L3=0.8 m。

将数据代入式 (1) , 得到锚杆支护的长度L=1.95 m, 取2 m。

2.1.2 锚杆间、排距

锚杆间、排距根据每根锚杆悬吊的岩石质量确定, 即锚杆悬吊的岩石所受重力等于锚杆的锚固力。通常按等距排列, 即 a=S1=S2, 同时a也满足式 (2) :

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式中, S1、 S2为锚杆间、排距;Q为锚固力, 按杆体抗拉强度计算;K为锚杆安全系数, 一般取 K=1.5～2.0;γ为岩石体积力。

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实际工程中锚杆间距要满足: a≤ (L2+L3) /2=0.9 m。

2.2 喷层厚度的确定

喷层初步确定采用C20混凝土, 允许抗拉强度[σs]=0.84 MPa, 安全系数K=2, 则有: σ=M/W≤[σs], 即:undefinedkPa, 求得:undefined, 实际上取d=120 mm。

故初次喷锚网支护参数确定如下:选择Ø20 mm的左旋无纵筋螺纹钢筋锚杆, 总长度为2.0 m, 其中锚固段长0.8 m, 锚杆间排距为900 mm×800 mm;C20混凝土喷厚为120 mm;锚杆之间铺设网孔尺寸100 mm×100 mm的钢筋网片, 由Ø6 mm钢筋焊接而成, 网幅尺寸为1 940 mm×940 mm。

2.3 锚索参数确定[3]

预应力锚索型号为SKL15-1/1860单束锚索, 直径为15.24 mm, 极限承载力为230 kN, 每个断面布置2根锚索, 分别位于拱顶两侧, 间距为3 000 mm, 顶板锚索密度按要求每10～20 m2布置1根, 锚索排距取2 400 mm。锚索长度的确定初选为7.0 m, 施工时需要根据具体工程地质条件, 将锚索的内锚固端固定在强度较高的细砂岩中。

取锚索的设计承载力Nt=[Nt]=150 kN, 即锚索预应力等级为150 kN/根, 则锚索的锚固长度L1=max{La, Lb}。

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取锚索的内锚固长度L1=1.5 m。

西翼回风石门巷道断面锚喷网加锚索联合支护如图1所示。

3 支护效果分析

在钱营孜煤矿西翼回风石门中采用锚网喷索联合支护技术, 其支护效果显著。通过对深部围岩位移进行量测, 其位移量在20多天后趋于稳定, 且总的变形量较小;围岩松动圈范围有限, 在0.9～1.1 m之间;锚杆锚索的工作荷载也小于其屈服强度。

4 结语

(1) 在深部巷道中采用锚网喷索联合支护, 利用锚杆的预紧作用, 使围岩形成承载力拱, 加上锚索的深锚和大预应力, 能够有效改善围岩承载条件, 增强其整体稳定性。

(2) 在钱营孜煤矿西翼回风石门中采用锚网喷索联合支护的方法, 有效限制了围岩的有害变形, 且松动圈范围较小, 属于小松动圈。

(3) 在深部软岩巷道采用锚网喷索联合支护, 施工快捷, 巷道变形量小, 是较为可靠的支护方式。

实践证明, 在矿山巷道中, 采用锚网喷索联合支护, 施工方便, 成本低, 进尺快, 且支护效果良好, 极大地限制了围岩的收敛变形, 减少了二次支护及巷道的多次修复, 具有较好的经济效益和社会效益, 值得推广。

参考文献