复杂地质条件下锚杆锚索桁架对巷道围岩的控制技术 (2).doc

复杂地质条件下锚杆锚索桁架对巷道围岩的控制技术.doc 摘要介绍了复合层顶板巷道钢带锚杆预应力锚索支护的布置方式支护参数及构件的选择和施工工艺 关键词树脂锚固、钢带锚杆、预应力锚索、复合层顶板巷道 随着我矿生产盘区的转移，进入14层311盘区，大部分巷道处于142与143主采煤层分岔合并区，属典型的复合层顶板，且与12层层间距在7到13米之间又属近距离煤层，构成了复杂的地质条件。我们采取了钢带锚杆锚索桁架联合支护的基本结构对巷道顶板围岩进行控制，充分发挥了顶板的自承能力，支护效果良好，已取代了大量的架棚支护，其施工工艺简单、省工省力、便于掘进机机械的施工，降低支护成本，巷道断面利用率高，减少巷道挖掘量。目前我矿14311盘区复合地质条件下得到广泛应用。 一、地质概况 以我矿14层311盘区81124工作面21124巷为例该巷地面标高为13971410/1403井下标高为10541072/1063盖山厚度平均为340m。工作面外部和里部为142与143分岔区中部为合并区根据巷道围岩分类方案定为Ⅱ类顶板。工作面煤厚在1.852.45m/2.15m，直接顶为灰色粉细砂岩互层，具有水平波状层理、 节理发育与142层分层夹石在0.51.0m之间。其综合柱状图见下图 二、巷道支护设计 2.1钢带锚杆支护参数的确定 锚杆长度L按下式计算 LL1L2L3 式中L1锚杆外露长度一般取L10.05m L2锚杆有效长度，m L3锚杆锚固长度根据上三卷药Z2333型树脂药要求，一般取L30.70.9m 显然锚杆外露长度L1与锚固长度L3是容易确定的关键是方向确定锚杆有效长度L2，我们采用普氏自然平衡拱理论确定L2的大小 即当f≥3时 L2B/2f 式中B巷道跨度，B4.0m f普氏岩石坚固系数，取4 则L20.5m 得L1.45m因此锚杆长度选1.6m 锚杆直径d根据公式d≥1.785√Q/δt 式中d锚杆杆体直径mm Q锚固力＞49KN δtA3螺纹钢抗拉强度，查表δt0.9KN/cm2 得d13.9mm选取锚杆直径d16mm 锚杆排间距D根据公式DQ/KRr2/1 式中D锚杆间距 K锚杆安全系数，一般取1.51.8 r岩石容重，取23.52KN/m3 得D1.12m 根据我矿实际情况，确定排距为1.1m，间距1.0m配W型四眼钢带，钢带规格为长宽厚37001505mm 2.2锚索支护参数的确定 根据锚索桁架作用机理如下图及对顶板的作用主要用来提供抗剪助力，防止顶板沿角处破裂缝滑掉落，以伸入两帮上方为准，确定锚索的倾角为45。 锚索数目确定 根据公式NK-W/ P断 式中N锚索数目 K安全系数，一般取2 P断 锚索的最低破碎率，KN，取260.7KN W被悬吊岩石的自重，KN WBεhεrD B巷道掘进宽度，m εh悬吊的岩层厚度，m εr悬吊的岩层的平均容重 D锚索排距,m W43.223.521.4421.5KN N2- 421.5/260.7 2-1.50.5 为获取最佳支护效果，锚索布置在钢带间隔内，单锚索与桁架锚索呈五花布置，其布置方式见下图。 Page_Split 三、锚索构件材料制作和施工工艺 1、锚索构件材料制作 钢绞线采用φ15.4mm，最低破断率为260.7KN，在锚索的锚固段用铁丝焊一些铁刺得用它对树脂锚固剂均匀搅拌，在锚固端1.5m处焊一挡圈，防止树脂下流，充分发挥树脂锚固剂的锚固效果。制作BHT-B型托板放入工字钢槽内与锁具配套使用，有利于桁架锚索的最佳工作状态。 BHT-B型托板如图 2、施工工艺 锚索井下施工可以分为钻锚索孔锚索安装预应力张拉2道工序 ⑴我们对打锚索孔采用MZ-Ⅲ型液压钻配1.5m长φ19mm六方钻杆进行钻孔，钎杆与钎杆之间采用联接套联接，现钻眼效果很好。 ⑵锚索安装 锚索安装时先把5卷树脂药放入孔内，用钢绞线推入孔底，然后采用MZ-Ⅲ型液压钻配底座进行搅拌，搅拌时间40s。 ⑶预应力张拉 树脂药搅拌40分钟后，进行上工字钢梁或单托板，先装工字钢和锁具，然后采用SDB手动油泵配张拉千斤顶进行预应力张拉，张拉力控制在20-25Mpa，达到要求后退千斤顶，锚索锁定后外露留有150mm钢绞线。 四、支护效果和经济分析 以往在复合层顶板近距离煤层的复杂地质条件下局部漏顶事故常有发生，造成不安全隐患和经济损失，重复架棚支护增加了人工和材料费用，巷道断面使用率低，而采用锚杆、锚索桁架支护后，比工字钢棚每米节约支护费用500元，每月可节约人工费用21万元，且支护效果很好，充分发挥顶板自承能力的基础上增加巷帮对巷道顶板的支承力。 五、结论 采用预应力锚杆锚索桁架支护技术解决了巷道围岩软弱层理发育，整体稳定性差的复合层顶板和近距离煤层构成的复杂地质条件下的支护问题，其施工简便，断面利用率高，工期短费用低，同时能保证施工人员安全，很有推广价值。 参考文献薛顺勋、宋广太、库明欣编的煤巷锚杆支护施工指南。煤炭工业出版社，1999年2月。 作者简介 原明星 男 1965年2月 毕业于大同煤炭工业学校 煤矿建井专业 现任同家梁矿机掘区技术主管 电话0352-7063228 李志强 男 1971年12月 毕业于大同煤炭工业学校 地下采煤专业 现任同家梁矿技术科开拓副科长 电话0352-7063413