近些年来, 锚杆支护技术处于稳步发展阶段, 尤 其是煤巷锚杆支护技术发展迅速。锚喷支护具有技 术先进、经济合理、质量可靠、用途广泛等一系列明 显的优点。双鸭山矿务局在科研院校的配合下, 在 各类巷道和硐室中推广应用了锚喷支护技术。

1 支护类型的选择

支护类型的选择, 应根据围岩的种类、节理裂隙 发育情况、巷道的断面形状与尺寸、巷道的用途及服 务年限等确定。 东荣三矿东九采区综采工作面开切眼断面形状 为矩 形, 宽 度 为 a = 7 300 mm, 高 度 为 b = 3 800 mm。顶板岩石普氏系数 f = 2~ 4, 为砂岩、 页岩互层, 呈大块状或碎块状, 有大面积冒落或发生 切顶破坏的可能性。两侧煤体松软破碎, f = 15。 因此, 控制顶板防止其发生冒顶或松动成为支护能 否成功的关键。 根据上述情况, 采用树脂锚固钢筋锚杆、金属 网、钢带与锚索联合支护方式。该支护方式采用了 新技术, 具有安全可靠、操作简单、施工条件好、速度 快、巷道成本低、便于综采设备安装等一系列优点。 2 支护参数的确定

21 锚索支护参数的确定 锚索是近些年来发展起来的新型支护方式, 对 围岩具有较强的控制能力, 其锚固力可达300 kN 以

上, 具有如下两个特点: 一是锚索的长度一般不受限 制, 可根据实际需要来确定, 使其能够锚固到深部比 较坚固稳定的岩层中去; 二是可施加相当数量级的 顶应力, 是一种有效的主动支护形式。 锚索采用 D 152 mm 的钢绞线, 采用树脂锚固 剂实现端头锚固,配合大托盘和特制索具, 施工方便。 211 锚索长度的确定 根据悬吊理论及免压拱理论计算, 即: l= l1+ l 2+ l3, (1) 式中: l1 锚索的外露长度, 取 02 m; l2 锚索的有效长度, 对顶板而言, l2 为垮 落带(或离层)的高度 h; l3 锚索的锚固长度, 取 15 m。 B. M. 莫斯特科夫对大断面巷道所出现的垮落 现象进行了大量的统计分析, 得到了垮落带高度与 拱跨的关系如下, 即: h= kl0= k{ a+ b[ cot+ cot( 45 + / 2)] }, (2) 式中: k 经验因数, 取 03; a 巷道顶宽, 取 71 m; b 巷道直墙高度, 取 38 m; 巷道两帮与底板夹角, 取 90 ; 岩石(煤)内摩擦角, 取 34 。 则 h= 2736 m, 代入式( 1) 可得锚索长度为l= 4436 m, 取 l = 45 m。 212 锚索间排距的确定 考虑每根锚索承载能力与垮落带内岩石重量相

13煤 第 10 卷第 4 期

等, 有: s= P K h

, ( 3) 式中: K 安全因数, 取 15; P 锚索的锚固力, 取 300 kN。 则锚索间排距为 s= 1710 m。 考虑到锚杆的支护作用, 则锚索的间排距可适 当放宽。根据经验, 锚索的排距取 2 100 m, 间距取 为 2 500 mm, 呈梅花形布置方式, 见图 1。

1 锚索; 2 锚杆; 3 钢带; 4 金属网; 5 开切眼中心线 图 1 东荣三矿开切眼锚网带索联合支护 锚索托盘采用 240 mm ! 240 mm 的大托盘, 由 钢板切割而成, 厚度为 12 mm。树脂锚固剂直径为 D 23 mm( 配 D 27 mm 的钎头) , 长度分别为 500 mm ( 超快 CK 型) 和 700 mm( 快速 K 型) 。在每个钻孔 中分别放置超快和快速锚固剂各一卷, 要求端锚长 度在 1 500 mm 以上, 锚索锚固力在 300 kN 以上。 22 锚杆支护参数的确定 锚杆采用树脂锚杆, 此锚杆锚固力较大, 平均在 80~ 100 kN 以上。杆体为 D 22 mm 的螺纹钢, 在一 端滚成长 100 mm 的丝扣。该种锚杆强度高、孔径 小、施工方便。 根据经验和工 程类比数 据, 锚杆长度取 为

2 400 mm, 排距取为 700 mm, 间距取为 900 mm, 呈 梅花型布置方式, 见图 1。 树脂锚固剂直径为 23 mm, 长 35 cm, 分超快 ( CK 型) 和快速( K 型) 两种类型, 在每个钻孔中分 别放置超快和快速锚固剂各一卷, 要求锚杆的锚固 力在 80 kN 以上。锚杆托盘采用 D150 mm 小托盘。 23 网 带 目前, 锚喷支护中所采用∀ 网#, 按其材料不同, 可分为金属网( 包括铁丝网和钢筋网) 和塑料网。其 中金属网按其网格形状分为方格网和菱形网, 按其 制作工艺分为焊接网和编织网。焊接网整体性好、 强度高, 但刚性较大、加工成本高, 在我国很少使用。 目前使用#多的还是方格编织网和菱形编织网。 方格编织网经线与纬线联系不紧, 在受力时往 往单独铁线受力, 网的强度仅为铁线强度。铁线间 空档有时被岩石撑开形成空洞而掉块, 影响安全。 在安装时, 各片要搭接, 并用铁丝捆绑, 往往由于捆 绑质量不好, 在搭接处形成薄弱环节, 金属网出现垂 门帘情况。因此, 采用菱形编制网。 菱形编制网由 8 号( D 42 mm) 铁线编织而成, 其网格尺寸为 100 mm ! 200 mm。该种网由专门的 编织机器进行编制, 网线相互绞结, 整体受力状态较 好, 提高了网的强度。同时, 网线不会产生滑动, 网 孔不能扩大, 防止了漏矸冒顶。菱形金属网盘卷或 展放灵活省力, 便于运输和安装, 使用效果较好。 近年来, 国内外广泛使用钢带作为锚杆的联系 构件。在一般锚杆支护的基础上, 若干根锚杆共用 一条钢带作为辅助托板, 使它们互相联系, 以形成整 体结构, 增强对围岩的控制能力。目前, 常使用的钢 带有: 钢板钢带、W 型钢带和圆钢钢带。本支护采 用钢板钢带, 将 4 mm 厚的钢板切割成宽 120 mm, 长 6 700 mm 的条带, 再在条带上按锚杆设计的间 排距钻锚杆眼, 即成为钢板钢带。其施工方法与普 通锚杆支护施工方法基本相同, 只是增加了安放钢 带的工序。但应特别注意锚杆孔的位置, 孔间距要 和钢带孔间距相适应。

3 施工组织与管理

锚杆支护是否成功, 在一定程度上取决于施工 管理水平。为此, 采取了如下措施: ( 1) 提高全员意识, 聘请有关专家对工程技术 人员进行重点培训, 并进行科研协作, ( 下转第 17 以提高锚喷支护技术水平与施工管 理水平; ( 2) 加强对全员职工的实地训练, 使之熟练掌 握各种施工设备, 熟悉施工工艺, 提高操作水平; ( 3) 建立了技术人员的跟班制度和监测制度, 对锚索锚固力、锚杆锚固力等进行了系统的测试。

4 结 论

( 1) 采用∀ 锚网带索#联合中支护比原设计( 梯 形钢棚子+ D16 mm ! 2 400 mm 树脂锚矸) 每米降 低工程造价 2 068 元, 整个开切眼降低工程造价 364 万元; ( 2) 整个开切眼施工工期减少20 d, 同时降低 了工人的劳动强度。 ( 3) 由于工作面开阔, 为后期采区设备安装创

造了极为有利的条件, 使得综采设备的安装提前 2 个月完成, 其经济效益十分显著。