浅析掘进巷道大跨度与交叉点支护技术

　　一、引言

　　在煤矿井下掘进施工过程中，工字钢棚支护时巷道围岩松动范围大，支护跨度和支护强度均有一定的局限，而采用锚索具有锚固深度大、承载能力高、可施加一定的预紧力等特点。通过锚索以一定方式锚固在围岩深部稳定岩层上，外露端由锚具配合托梁，再对工字钢棚梁进行悬吊，从而形成了复合的支护结构，这样能达到有效加固目的，并保证施工巷道的安全。

　　二、选取支护构件

　　1、 锚具及托梁

　　作为锚索的锚具，则是为了保持钢绞线预紧力，并将其传递到被锚围岩上所用的永久性锁紧装置。托梁一般采用合适长度的槽钢或矿用工字钢，并将托梁上加工长孔。安装时锚索外露端穿过托梁上的长孔，依次安装转用垫块和锚具。锚具锁紧钢绞线同时，将托梁紧固在锚索上，并使托梁与锚索连成整体，以便共同发挥加强支护的作用。

　　2、锚索

　　锚索都是由有一定弯曲柔性的钢绞线制成的，并配有锚具，这样可施加较大的预紧力，对巷道围岩进行补强加固的也牢靠。其锚索结构可分为：内锚固段、钢绞线自由段、外锚固段几个部分。

　　3、锚固剂

　　对于锚固剂，则有水泥浆、树脂胶泥和普通树脂药卷等几种。在现场施工时，为简化锚索安装的工序，并使锚索能及时承载，通常采用普通树脂药卷加长锚固(即里段采用超快或快速树脂药卷、外段采用中速树脂药卷)。当巷道的围岩比较破碎或巷道服务年限较长时，可采用树脂注浆联合锚固。树脂端部锚固后，再实施水泥注浆，并进行全长锚固，以提高锚固力和效果。

　　三、锚索托梁加强支护的具体应用

　　1、断面硐室支护

　　对于断面硐室采用锚网支护前，同样采用工字钢棚支护(比如综采工作面运输巷带式输送机机头硐室)。对机头硐室，我们是根据带式输送机设备安装需要，采用5.0m×3.6m(梁×腿)规格的工字钢棚支护，梯形断面面积为22m2。工字钢支架需配套安装辅助梁，并且采用棚距400mm的密棚支护。

　　2、平面交岔点支护

　　我矿部分采区大巷由于是多年前掘成的巷道，均采用了工字钢棚支护方式。采区内工作面圈定过程中，有时需要从采区运输大巷开口掘进，并有联络巷要与采区回风大巷相通，对应的交岔点也是采用工字钢棚支护。为了保证交岔点支护强度，通常采用锚索托梁对交岔点工字钢穿梁和抬棚进行加固。

　　3、立体交岔点支护

　　我矿采准巷道由于采用全煤巷布置方式，巷道穿越立体交岔均在同一煤层，所以立体交岔点支护的有效性尤其重要。立交点上巷为工字钢棚支护时，也需要采用锚索托梁对工字钢棚梁进行悬吊加固技术，这样才能保证立交点支护的安全性和有效性。

　　四、关键施工技术

　　1、构件强度合理匹配

　　1对于托梁的承载能力，则与托梁的支护跨度有关。施工时托梁上锚索间距不能太大，一般不超过2m，否则就会使托梁弯曲变形，将会造成与所加固的公子钢梁接触不均匀，影响加强支护的强度与效果。

　　2托梁的承载能力应与索体强度相匹配。托梁一般采用适合长度的矿用工字钢。锚索与托梁的结合的过程中，常用U型托梁卡。一般U型托梁卡有20mm厚钢板压制加工而成，呈水平状态的两个耳子上预先打设有穿锚索孔。托梁放在U型卡之内，双锚索穿过卡的两耳在用锚具锁紧。这样的结合，U型托梁卡强度和结构都存在缺陷，就是：当压力较大时，托梁卡的耳子将发生变形、由水平状态逐渐被拉直，锚索钢绞线外露段与卡具耳子接触处将受到横向剪切力作用，出现钢绞线段股现象，最终导致锚索托梁加固失效。所以一般取消托梁卡，则采用在托梁上直接加工穿锚索长孔，锚索外露端穿过托梁上的长孔后，依次安装专用垫块和锚具即可。

　　2、张拉预紧适当

　　一般采用锚索托梁对工字钢支架进行加固时，其锚索的张拉预紧一定要适度。现场还必须要求工字钢梁与巷道顶部围岩之间尽量绞实，否则锚索托梁的预加固作用难以发挥。根据现场施工实践，工字钢梁顶部绞实的情况下锚索的张拉预紧力在30kN左右较为合适。

　　3、保证锚固的有效性

　　1对于围岩较破碎或服务年限较长的巷道，为保证锚索有效锚固，常采用树脂注浆联合锚固。树脂端部锚固后，实施水泥注浆，进行全长锚固。注浆是用注浆泵把液体的水泥质注浆体一定的压力注入孔中的施工过程。锚索注浆是为了形成全长锚固并为锚索提供防腐蚀保护层。再说，一定压力的注浆可以使注浆体渗入地层的裂隙和缝隙中，从而起到固结地层、提高地层承载力的作用。对于注浆材料，一般采用硅酸盐水泥浆液。用水和不低于425#水泥加入一定量的稳定剂即可形成水泥浆液。但是，水灰比要选择适当，以保证浆液有足够的流动性，且在凝固后具有良好强度特性，收缩率低和较强的耐久性。根据实验，锚索用水泥浆的最适宜的水灰比为0.40～0.45。但是，在吸水性很强的地层中或要求充填地层裂隙的注浆体时，其水灰比可以较大。

　　2对于工字钢棚支护围岩松动范围大的巷道，则采用锚索托梁对工字钢支架进行加固。首先要合理确定锚索长度，保证内锚端能锚固在围岩深部稳定岩层。同时，锚索安装要保证质量，顶板破碎、表面离层时，锚索孔打好后，安装锚索前应对钻孔重新进行检查，要对塌孔、掉块应进行清理或处理。为避免树脂药卷安装中出现卡阻等现象，可使用安装套管进行导入安装。

　　3在锚索采用树脂注浆联合锚固后，当注浆完成后应立即进行张拉。若张拉不及时，就会导致锚索与水泥注浆体之间、注浆体与孔壁之间结合面出现错动或裂隙，从而减弱注浆体的锚固效果。

　　五、结束语

　　利用锚索托梁作为一种补强支护，在煤矿井巷支护工程实践中应用效果较好，能保证支护的强度。当锚索托梁加强支护与工字钢棚结合使用，通过对锚索的有效锚固、锚索适度张拉预紧、托梁构件强度合理匹配等进行技术控制，从而能取得满意的支护效果。采用锚索托梁进行支护补强，这样也拓展了工字钢棚支护的应用范围，可以使工字钢支护断面适当得以增大，支护的棚距也可适当放宽，这样就有利于施工进度的提高，起到快速高效的支护效果。

　　参考文献

　　1、孙志文，宋文杰.大断面软岩巷道支护技术[J].煤炭技术，2007，26(1)：120-122

　　2、贺礼雄.高应力大断面煤巷锚网(索)支护技术[J].煤矿安全，2004(8)：31-34

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文章名称： 浅析掘进巷道大跨度与交叉点支护技术

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