巷道锚索支护理论【锚索支护在架棚巷道拨门施工中的应用】
时间：2019-01-21 03:40:25 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：介绍了锚索支护在架棚巷道拨门施工中的应用，在拨门施工时，锚索支护的施工方法、质量保证、安全管理等施工技术，以及取得的应用效果。应用结果表明，在架棚巷道拨门施工时，加固顶板采用锚索支护是一条十分有效的途径。
关键词：锚索支护；架棚；拨门；加固；施工
中图分类号：TU63 文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2010）026(C)-0118-02
引言：锚索支护技术近年来发展迅速，在我国煤矿井下巷道支护中应用范围越来越广，锚索支护的广泛应用，极大地提高了巷道支护的整体水平，对保证安全生产，发展高产高效起到了重要作用。
锚索支护是一种主动支护，它的特点是锚索长度较长，能够锚入到深部较稳定的岩层中，承载力大。当巷道顶板出现离层、整体下沉或垮落的显现，在这种情况下只需较小密度的预应力锚索，就可以将锚固体悬吊于稳定坚硬的上部岩体上，避免巷道垮落。当巷道顶板岩层强度很低而且很松软时，锚杆的支护作用很小，用锚索加强支护，能够维持顶板岩层的整体性和充分发挥出锚固平衡拱的作用。锚索发挥悬吊作用时，其承载能力只需大于悬吊离层顶板岩层的重量，将锚索锚固在自然平衡拱上方，方能起到悬吊作用，因此锚索长度的确定以必须布置在煤岩层的稳定坚硬基本顶（如细砂岩）为准。
凡是遇到困难条件的支护问题，采用锚索支护是一条十分有效的途径，如在架棚巷道拨门处的顶板加固支护，已有过去传统的支护方法逐渐改用锚索＋U型钢棚卡或锚索＋工字钢支护，达到了很好的支护效果。
一、工程概况
如图1所示，张集矿北一11―2采区-490―-440m轨道上山设计从西二井下电机车修理间曲起处拨门，按1―1断面、111°方位角和4‰上坡施工至下起坡，然后变坡按14°上山施工。设计支护形式为架设29＃U型钢棚支护，1―1断面形状为直墙半圆拱形，净断面尺寸为宽×高＝5.2×4.13m，掘进断面尺寸为宽×高＝5.548×4.304m，棚距600mm，梁腿搭接500mm，每棚四道8＃槽钢拉条（一拉三棚），四副卡缆，全断面钢筋笆片腰背，钢筋笆片规格为700（Ф8.0）×500（Ф6.5）mm。已经成巷的西二井下电机车修理间弯道段为架设29＃U型钢棚支护，3―3断面形状为直墙半圆拱形，断面尺寸为净宽×净高＝5.0×4.13m，在拨门区域A―B段有20架29＃U型钢棚（三节棚），见图1所示。
二、地质条件
拨门区段的主要岩性：全断面砂质泥岩，从顶板往上依次为砂质泥岩0.5m、7―1煤0.8m、泥岩及砂质泥岩1.5m、7―2煤0.9m、粉细砂岩及中细砂岩12m，在平巷段无断层或裂隙发育等地质构造。
三、施工方案的选择
北一11―2采区-490―-440m轨道上山开窝拨门前要对拨门区段（ABCD范围）顶板进行加固支护处理，施工前对施工方案进行了多次论证比较。
方案Ⅰ：先扶矩形门棚，门棚内套直墙半圆拱形棚，然后将20架29＃U型钢半圆拱形棚棚梁换成平顶棚梁（从巷中到拨门侧为平顶），拆刷一架换一架，拆除拨门侧棚腿，平顶棚梁的一端落脚在门棚上。拨门往里ABE范围架设迈步棚。
优点1：不受顶板煤（岩）层岩性限制。
优点2：支护可靠，被动支护不受顶板来压大小限制。
缺点1：施工困难，工期长。
缺点2：工人作业环境安全威胁大，拆刷换梁易冒顶。
缺点3：重新加工支架，材料成本消耗大。
方案Ⅱ：先对拨门区段20架29＃U型钢棚棚梁用锚索＋U型钢棚卡加固支护，如图2所示，在棚梁正中及拨门侧棚梁端头向上1.0―1.3m处两边各打一根锚索，用棚卡下盖板将其固定牢固，每棚打四根锚索，然后拆除拨门侧棚腿，在两条巷道相贯处锯掉多余的棚梁。拨门往里ABE范围（原设计架设迈步棚）采用锚网喷＋锚索支护形式，再往前施工架棚支护。
优点1：施工方便，工期缩短。
优点2：不需要挖刷挑顶和更换棚梁，安全威胁小。
优点3：材料成本降低。
优点4：锚索支护是主动支护，在顶板未离层来压前就先期主动承载，能够起到维持顶板平衡拱的作用。
缺点1：锚索支护承载的是其上方预计冒落拱或离层煤（岩）层的重量，因此锚索的长度必须伸入到稳定坚硬的基本顶粉细砂岩1.8m以上。
经过以上方案对比、分析，本着安全、优质、快速施工，最后确定了技术上先进、施工上安全、经济上合理的施工方案Ⅱ。
四、施工方案的实施
1、施工方法
（1）拨门前必须对拨门位置ABCD范围内巷道进行加固支护：首先在拨门处需拆除棚腿的20架29＃U型钢棚棚梁正中及拨门侧棚梁端头向上1.0―1.3m处两边各打一根锚索，用棚卡下盖板将其固定牢固，每棚打四根锚索，锚索规格为φ18 mm×6300mm，每根锚索用3根Z2360锚固剂，最后将棚腿拆除。
（2）拆除开窝处棚腿时，先将棚腿棚档内的喷浆料刷挖净，去掉钢筋笆片及充填矸石和拉条，将棚腿窝挖出，然后有至少两人先扶住棚腿，另外一人站在牢固的脚手架上，将棚卡卸下，扶住棚腿上部，最后人员要用力一致将棚腿缓慢放下，再将棚腿抬走。
（3）拨门往里施工长度ABE范围内，采用锚网喷＋锚索支护形式（再往前施工架棚支护），巷道净宽6.9―5.2m（不规则13.2―6.9m），净高4.2m，锚杆规格φ20×2200mm，间排距800 mm×800mm，金属网片规格φ6.5×900 mm×1700mm，喷厚100mm，巷道顶部打锚索加固，锚索规格为φ18×6300mm，间距1.5m，排距1.2m，每排三根锚索，每根锚索用3根Z2360锚固剂。
2、质量保证
（1）垂直于巷道轮廓线从巷道正顶开始锚打（安装角度允许偏差±2°），眼深6000mm，眼深允许误差为±50mm。
（2）安装完后托盘（卡缆下盖板）紧贴顶板棚梁，锚索外露部分不超过300mm，锚索锚固力不小于200KN。
（3）按照设计眼位，用单体锚杆钻机和组合套钎按设计的孔深打眼，清孔，向眼内装入3卷Z2360树脂药卷，用锚索送入眼底，用锚杆机卡紧锚索的另一端旋转钻机带动锚索搅拌眼内药卷50秒（送入孔底后搅拌时间不小于15秒），卸下钻机。
（4）半小时后上托盘（卡缆下盖板）及锁具，最后用手动锚索张拉仪张拉锚索，安装预紧力为50KN。
（5）打眼工严格按设计眼位、角度施工，同时要在钻杆上做好标记，保证打眼深度。
（6）打锚索眼时，必须做到当班眼当班锚，打一个锚一个，保证锚索支护质量，严禁打穿皮眼或顺岩层缝打眼。
3、安全管理
（1）锚索钻机必须三人配合作业，一人操作机具，一人观察顶板和换钎杆，一人管理风、水管。
（2）打锚索眼时，严格按规定准备齐全套钻杆，加减钎杆时，必须保证钻杆的方向与钻孔的方向一致，减去钎杆时必须用扳手扭卸，卸接钎杆时人员站在眼位一侧，避免钎杆滑落伤人。
（3）装锚索前，必须用高压风吹净眼孔内的岩粉和积水，压风开启时，管口前方严禁站人，更不得将管口对准人。
（4）安装锚固剂，必须检查锚固剂的规格、型号，不准乱用、混用，破损的药包应及时处理。
（5）锚索施工时要求严格按照规程规定的时间及时安装和张拉，不得超时安装和延期张拉。
（6）锚索张拉时或做锚固力检测，千斤顶后方45°范围内严禁站人，以防发生意外。
（7）搭设脚手架打锚索安全注意事项：
①脚手架搭设：用2寸钢管加工的马凳，上铺4000 mm×200 mm×70mm厚的木大板，大板之间用扒钉连接并用8#铁丝与架腿固定牢固。
②脚手架高度不小于1.8m，两腿距轨道外侧不小于400mm的距离。
③脚手架上工具整齐，注意摆放位置，以防掉落伤人。锚索施工时，附近3m范围内严禁站人、行人，若要过人必须停止作业，放好工具，撤下人员，确保安全后方可行人。
④施工地点前后10m处设置人员警戒，过车时施工人员停止作业。
五、施工应用效果
张集矿北一11―2采区-490―-440m轨道上山架棚巷道拨门施工时，采用锚索支护加固拨门处顶板后已有26个月，从巷道外观看，没有出现支架变形，网片开裂掉渣、顶板整体下沉或垮落的现象，取得了很好的效果。
结束语：锚索支护是一种主动支护，锚索发挥悬吊作用时，其承载能力只需大于悬吊离层顶板的重量，将其悬吊在上部稳定坚硬的岩体上，在架棚巷道拨门施工时，处理加固顶板采用锚索＋U型钢棚卡支护是一条十分有效的途径。在顶板往上2.3m范围内无煤、岩性较稳定的情况下，可采用在棚梁正中两边各打一根锚索、在拨门侧棚梁端头向上1.0―1.3m处两边各打一根锚杆（Ф20×2200mm），用棚卡下盖板将其固定牢固支护的施工方法。凡是遇到困难条件的支护问题或与本文类似的支护问题，如架棚巷道三岔门、四岔门、躲避硐室、信号硐室拨门处顶板加固，可以采用锚索支护来解决，锚索支护在今后的应用中值得广泛推广。
作者单位：淮南矿业集团矿业工程分公司
作者简介：张凤松（1970― ），男，安徽芜湖人，毕业于淮南矿业学院，工程师，从事矿山技术工作。
参考文献：
[1]何满潮,袁和生,靖洪文等.中国煤矿锚杆支护理论与实践.北京:科学出版社,2004.
[2]周兴旺,金川,汪仁和等.矿山建设工程新进展.徐州:中国矿业大学出版社,2006.
[3]国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程.北京:煤炭工业出版社,2010.
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