浅谈锚索网+喷支护在大硐室中应用及硐室施工方法

浅谈锚索网+喷支护在大硐室中应用及硐室施工方法

李宪成

龙煤鹤岗矿业集团有限责任公司富力煤矿一开拓区黑龙江鹤岗154103

摘要：大断面硐室施工中合理采用倒台阶导洞方式及锚网索+喷联合支护技术，改变被动的发碹支护为主动的锚网索+喷联合支护，取得良好效果。

关键词：倒台阶导洞方式；锚网索；喷碹联合支护；大断面硐室。

1工程简介

富力煤矿四段钢带机绞车硐室位于二水平四分段-450环形车场，宽10.4m，高9.8m，S毛=93.3m2，S净=88.67m2，以往混凝土砌碹支护，经技术人员通过对现场深入研究，决定采用锚杆、锚索、托梁、双层钢筋网、喷浆联合支护，取代混凝土砌碹支护。实践证明，该支护不仅大大提高了施工进度，缩短了工期，而且能完全满足设计要求。

四段钢带机绞车硐室布置在距29＃煤层底板30米岩石中，硐室中间有一处伴生正断层，受其影响，围岩层节理较发育，硐室底板标高-483m―顶板标高-473.2m灰色、灰白色中细砂岩，岩性中硬。

2支护方式及参数确定

根据以往支护设计，采用混凝土砌碹支护，由于混凝土砌碹支护，施工难度大，工期长，无法满足要求。因而采用锚杆、锚索、双层钢筋网、喷浆联合支护，以主动承载保持巷道及周边围岩的稳定性。

该硐室采用1／3拱形断面，巷道净宽10.4m，高9.6m，S毛=93.3m2，S净=88.67m2。

3施工工艺

3.1支护材料

⑴锚杆：采用φ20mm左旋无纵筋螺纹锚杆，锚杆长度2.0米；锚杆托盘厚度8mm；直径120mm；打锚杆眼用钻头φ28mm。

⑵树脂锚固剂药卷：锚固锚杆药卷规格：φ25mm×450mm，每根锚杆使用2卷锚固，锚固锚索药卷规格：φ23mm×600mm，每根锚索使用2卷锚固。

⑶锚索钢绞线应用φ15.24mm左捻低松驰钢绞线，长度：6.3m；锚索托梁采用U25型钢1.2米，金属网采用φ6mm钢筋、规格1.0×2.0m钢筋网，网孔为40×40mm。

⑷喷射混凝土配料中，水泥选用425硅酸盐水泥，沙子选用中粒河沙，石子粒径≤10mm，混凝土配料体积比为水泥：沙子：石子=1：1.5：1.4，混凝土的设计标号为C20，喷浆厚度200mm。

3.2支护参数的选取

⑴锚杆长度的确定

根据挤压加固拱原理，锚杆长度和间距必须满足下列公式要求：

松动破碎带高度h=B／2f=10.1／2&pide;4=1.26m

B—巷宽

F=岩石坚固系数取6

L=L1+L2+L3

L1—锚杆外露长度0.1

L2—不稳定岩石厚度

L3—锚杆伸入稳定岩层的长度取0.6m

则锚杆长度L=0.1+1.26+0.6=1.96

故锚杆长度取2.0m

⑵锚杆排间距的确定

根据经验公式a=[Q／k.R.L]1／2式中：a=锚杆根数

Q拉=单根锚杆承受的岩石重量,取60kN

K=安全系数；通常为1.5-2.0,1,取1.8；

R=岩石容重，25kN／m3

L=锚杆有效长度，为杆体长度减去锚固长度和杆体外露长度，

取1.3m。

将数据代入公式得：

a=[60／1.8.25.1.3]1／2=1.03m

根据以上技算结果，选用长2.0m、φ20mm端头锚固左旋无纵筋螺纹锚杆，锚杆排间距800mm×800mm。

⑶锚索间排距的确定

根据经验公式：KG≤NA

G=锚索承受的离层岩石或危岩重量

K=安全系数；取2；

N=锚索根数／m2

A=锚索设计承载力，一般为230kN。

按照3m厚危岩计算重量，则2*3*2.1（岩石比重）*10≤N*230

N≥0.54根×1.0根／m2，巷道跨度：10.4m,锚索间排距：1.5mm×1.0m,每排9根，符合要求。

3.2硐室施工方法：

施工右侧硐室绕道到绞车硐室位置时，①首先掘送行人出货上山，沿绞车硐室中心线方向，按断面3000mm（高）×2800mm（宽）施工30°上山14米到绞车硐室顶部标高后放平施工4米，②由技术人员给定绞车硐室中心线，然后向两侧各放平导硐施工4米宽，两侧达到硐室设计宽度，利用倒台阶导硐法完成拱顶部分施工，③按照硐室的反向方位施工平巷，施工Ⅰ部分时搭跳板按照设计采用光面爆破尺寸画好周边眼，周边眼距350mm，按所画的眼位打眼，放炮后立即支护顶板，在支护完成后，按照硐室顶部设计轮廓线画眼施工两侧Ⅱ部分后放后，及时进行临时支护，然后打锚杆，挂双层钢筋网、按锚杆间排距800mm×800mm，锚索间排距1500mm×1500mm；逢环必联；喷浆厚度50mm；按上述顺序，打锚杆，挂网、打锚索、喷浆、顶部导峒支护完成；由外向里至设计位置停止施工，拱顶部施工结束后，再掘Ⅲ部分，在上山7米放平施工到设计部位停，向两侧各放平导硐施工4米宽，两侧达到硐室设计宽度，按照设计两帮尺寸开帮至设计位置，开一米支护一米，最后施工Ⅳ部分在上山起坡点位置向两侧外插45度角成扇子面刷大达到硐室设计宽度，按照中心、腰线全断面卧底刷帮至设计位置，然后按上述顺序进行支护工作，直至全断面开掘完成。见施工绞车硐室断面图2

4支护监测

联合支护技术在大断面硐室施工中，施工质量的好坏，不仅关系到支护的成功，还直接影响接续，影响锚网索支护技术的推广应用。因此在施工中要严把质量关，由专业技术人员现场跟班作业，对锚杆、锚索的施工质量进行全面检查和监测，收集支护的基础数据，以便掌握支护质量。

通过监测，采用联合支护的绞车硐室，顶板离层、两帮移近量均符合规程要求；锚索受力在20t以上，锚杆受力在10t以上均符合规程要求。现四段钢带机绞车硐室已交工投入使用，通过对该硐室的跟踪监测，顶板离层及两帮移近量均稳定在合理范围之内。锚网索联合支护技术及倒台阶导洞施工方法在大断面硐室施工中，取得圆满成功。

5经济技术效益

实践证明，联合支护技术在大断面硐室中施工，取得了良好效果。巷道变形量极小，实现了由被动支护向主动支护的转变，施工进度快，减轻了工人劳动强度，提高了矿井安全水平。锚网索+喷联合支护技术大大降低了巷道的支护成本，另外可大幅度节约巷道维护费用。更重要的是采用联合支护技术使绞车硐室的施工工期提前一个月，大大缓解了采掘接续的紧张局面，为富力煤矿开拓工程奠定了良好的基础。因此锚网索+喷联合支扩技术在同类条件下可大力推广使用。

作者简介：李宪成（出生1971），男，黑龙江省鹤岗市人，工程师，2009年毕业于黑龙江省科技学院，现从事煤矿技术工作。