錨噴網支護技術在加固動壓巷道中應用

錨噴網支護技術在加固動壓巷道中應用
半羅山煤礦四、五采區運輸大巷，受206采區＋220區段采麵采動動壓影響發生嚴重變形，曾多次進行擴刷，並采用U29型鋼棚支護，但仍無法阻止巷道嚴重變形，給安全生產帶來一定的影響。最後決定采用錨噴網支護技術進行加固，取得了較好效果。

　　一、動壓巷道破壞機理

　　動壓或動壓力指由於礦山開采活動所形成的各種集中壓力，包括回采工作麵超前集中壓力、頂板垮落集中壓力，一側采空的單側煤柱壓力，兩側采空的雙側集中壓力，以及其它疊加壓力。動壓巷道泛指經受采動影響的井下巷道，其特點表現為：巷道所處的礦山壓力穩定狀態受到采動影響，打破了圍岩原有穩定性，導致圍岩應力再次或多次重新分布，原有的靜壓狀態下的穩定平衡被打破，圍岩發生顯著變形、位移和壓力增大，需要經過應力重新分布達到新的平衡後，巷道圍岩才能重新穩定下來。如果巷道的支護不能適應采動影響帶來的應力變化，或者沒及時采取相應的加固補救措施，則巷道將受到不同程度的破壞，或斷麵變形，或圍岩鬆動失穩，甚至片幫、冒頂，嚴重影響巷道的正常安全使用。

　　二、錨網噴支護機理

　　錨噴網支護既能充分發揮錨杆作用，又充分發揮噴射混凝土的作用。同時網使圍岩表麵破碎圈完整化，使噴層平整均勻，增加抗彎、抗剪能力，並具有較高柔性和較大的允許變形量。

　　錨噴網支護突破了傳統舊的支護形式和支護理論，不是消極地支護已鬆動的圍岩，而是主動地保持圍岩的完整性、穩定性，控製圍岩變形、位移及裂隙發展，充分發揮圍岩自身的支承作用。即以護為主，以支為輔，是加固鬆動圈而不是支護鬆動圈的一種較為合理且適用斷層破碎帶不穩定岩石的一種支護形式。

　　1錨杆作用

　　通過錨杆的擠壓加固作用，在圍岩中形成一定厚度，均勻地連接壓縮帶，即擠壓加固作用，它不僅能保持自身穩定，即錨杆－圍岩共承載組合拱，而且能夠承受地壓，阻止上部圍岩的鬆動和變形。

　　2噴射混凝土作用

　　（1）及時封閉圍岩，加固阻止風化作用，提高圍岩強度，同時防止因水和風化作用造成圍岩破壞與剝落。

　　（2）改善圍應力狀態，提高強度，充填張開的節理、裂隙，固結圍岩，起到加固作用。

　　（3）起到柔性支護結構作用，噴射混凝土和圍岩緊密地粘結在一起，在厚度不太大時，具有柔性，能隨圍岩一起位移，並在位移過程中產生支護反力。

　　（4）可以使噴層與岩石的粘結力和抗剪強度足以抵抗圍岩的局部破壞，防止個別危岩活動、滑移或墜落。

　　（5）形成組合拱作用，噴射混凝土把破壞的岩塊聯成整體，形成承載結構，從而隔絕深部圍岩進一步變形，使其達到三向應力狀態。

　　3金屬網

　　（1）鋪設金屬網相應增大錨杆托板的麵，從而改變了原來的巷道壁的點錨固，為全麵積錨固擠壓。在錨杆長度相同，密度相同的情況下，增大擠壓加固拱的厚度，提高巷道抵抗破壞的能力。

　　（2）提高了噴層抗剪、抗拉的能力，增強了噴層的支護強度。

　　（3）通過錨杆和金屬網，把噴層與巷壁牢固地結合一起，使得噴層與圍岩之間不易離層、脫落。

　　3 支護參數的選擇

　　1錨杆長度：

　　L＝N（1.1＋B/10）=1.2×（1.1＋3.2/10）＝1.7m

　　錨杆間距：D≤0.5L＝0.5×1.7＝0.85m

　　式中B－巷道跨度，3.2m

　　N－圍岩穩定性影響係數，Ⅴ類圍岩取係數1.2。

　　根據以上計算結果，錨杆規格：φ16×2000mm的高強螺紋錨杆，每排10根，排距900mm，間距850mm、1000mm不等，錨固劑樹脂藥卷規格：φ25×49mm，每眼用1卷，托板規格：直徑160mm、厚10mm圓形托板，采用φ32mm的鑽頭打眼施工。

　　2金屬網的選擇條件

　　（1）網筋必須滿足強度和剛度的要求，具有一定抗剪、抗彎能力。

　　（2）人力能使金屬網隨巷道拱彎曲，經錨杆錨固後能緊貼巷壁。

　　（3）網眼不能過小，以免噴镟時網後出現空洞，影響镟體強度。

　　（4）網片大小合適，施工中使用方麵，易於操作，故選用金屬網片規格：1.5×1.2m，網眼規格：80×80mm，鋼筋直徑4mm。網鋪設要平直，緊貼岩壁。金屬網為保證搭接，盤條網相鄰兩邊作鉤，用於鉤掛連接，再用φ10鐵絲加固連接，最後用托板壓緊金屬網。

　　4噴射混凝土

　　（1）噴射混凝土厚度選擇。噴層過薄影響支護強度，過厚影響其柔性，使脆性增加，易於圍岩離層，而使圍岩形成的承載結構不能保持。根據巷道服務年限、跨度、圍岩穩定性和該礦實際經驗，確定噴射混凝土厚度為100mm。分二次噴射混凝土，初噴厚度40mm，複噴達到100mm厚度。

　　（2）噴射混凝土材料要求。選用42.5強度等級的普通矽酸鹽水泥，采用粒徑為0.3mm ~ 3mm的中砂，石子直徑不大於25mm，水泥：砂子：石子＝1：2.5：1.5。

　　（3）噴射混凝土參數。選用旋轉式ZHP－2型混凝土噴漿機，工作壓力0.12 MPa ~ 0.18MPa，噴口到噴麵距離1m ~ 1.5m，輸料管長20m，速凝劑控製在3% ~ 5%範圍內，噴兩牆時取小值，噴拱頂時應取大值，並做到潮拌料，噴前岩壁灑水，降低回彈、粉塵，保證混凝土的強度。

　　四、錨杆施工

　　從巷道中頂部位按要求向兩側施工，要求安裝錨杆與打錨杆眼交叉進行，每眼錨杆安裝到位後，及時用人工加扭，確保每根錨杆扭矩不小於200kN，錨杆錨固力不小於5t。掛網從兩幫開始，先打臨時支護，接著拆撤原有的金屬棚腿。

　　五、結束論

　　該巷道采用錨噴網支護技術進行加固，使用兩年來，巷道完整良好，沒有變形、镟體脫落、片幫現象。實踐證明，動壓破碎帶中采用錨噴網支護技術是可行的。它與U形鋼棚、砌镟相比，優點在於工藝簡單施工方便，減輕工人的勞動強度，施工安全，在使用過程中不用再進行維護。它是一種主動支護，是“抗”與“讓”相結合的柔性支護。