锚杆联合支护技术在软岩巷道的应用

维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期　２００８年９月　水力采煤与管道运输　ＨＹＤＲＡＵＬＩＣ　ＣＯＡＬ　ＭＩＮＩＮＧ＆ＰＩＰＥＬＩＮＥ　ＴＲＡＮＳＰ（）ＲＴＡＴＩ（）Ｎ　ＮＯ．３　Ｓｅｐ．　０８　锚杆联合支护技术在软岩巷道的应用　宁保军　（开滦唐山矿业分公司河北唐山０６３０００）　摘要：唐山矿业分公司６０２０工作面回风巷沿软岩顶板掘进，采用了锚杆联合支护方式，介绍　了矩形巷道和拱形巷道联合突护参教的选择及支护效果。　关键词：软岩巷道　锚杆联合支护　支护参数　中图分类号：ＴＤ３５３　．６　文献标识码：Ｂ文章编号：１００６—０８９８（２００８）０３—０００８—０３　式中：Ｌ为锚杆长度，Ｉ！ｌｍ；Ｌ。为锚杆锚固下端水　ｌ　引言　、　●　平投影深入帮部岩体的水平距离，取５００ｍｍ；Ｌ。　随着锚杆支护技术的不断推广，锚杆已广泛　为倾斜锚杆下端到巷帮的水平距离，取２５０ｒａｍｉ　应用于各类型围岩的支护当中，并替代　ｒ原有的　为额定锚围长度，取５００ｒａｍ；Ｌ　为锚杆外露　架棚支护，既方便操作，又经济安全。但在软岩　长度，取ｌ　２　０　ｍｍ；“为倾斜锚杆与水平面夹角，　巷道中，采用普通的锚杆支护技术，存在支护强　“≥６０。。　度低、支护体易开裂、服务年限短的问题，所以改　经计算，Ｌ一２１２０　ｒｎｍ，取锚杆长度Ｌ一　进和提高锚杆支护工艺，采用不同的联合支护形　２４００ｍｍ。　　．式，对于提高软岩巷道锚杆支护强度有明显的效　２．１．２　问距　果和重大意义。　据经验公式，间距Ｄ＜Ｌ／２　（２）　唐山矿业公司６０２０：Ｉ　作面是沿ｌ２．甲煤层　则：Ｄ＜２４００／２一ｌ２００ｒｎｍ。考虑到所使用　顶板掘进的回风巷，３班掘进，岩石松软破碎，巷　梯形钢带或Ｗ钢带的规格，排距均取７００ｒａｍ，间　道规格为宽×高一４．６ｍ×３．３ｍ，矩形断面，采用　距取７２０ｉｎｔｏ。　“锚网＋钢带十锚索十喷砼”联合支护技术。为　２．１．３　直径　了防止金属网锈蚀，对掘过的巷道进行全断面喷　据经验公式，锚杆直径（？一ｆ．／ｌ　ｌ０　（３）　砼，喷厚２Ｏ～５Ｏｍｍ（以覆盖金属网为准）。　经计算　一２ｊ．８ｍｍ。根据实际情况，确定使　用Ｏ２２ｍｍ左旋无纵筋高强螺纹钢锚杆。　２　矩形巷道锚杆支护参数的选择　２．１．４悬吊重量及拉力计算　支护参数的选择对锚杆支护质量至关重要，　据公式，Ｇ：＝：＝ＫｒＬ　Ｄ　（４）　要求锚杆加固系统能够提供足够的工作阻力，以　式中：Ｇ为锚｛午悬吊岩石重量，ｔ／根；Ｋ为安全系　保证巷道阐岩的稳定性。根据锚杆作用原理，对　数，取Ｉ．８；ｒ为岩体密度，墩２．８ｔ／ｍ。；Ｌ　为锚杆　于破碎岩层，顶、帮应采用不同类型的锚杆。　有效长度，取１．６ｉｎ；Ｄ为锚杆间距，取０．７２ｍ。　２．１　顶锚杆　经计算，Ｇ一４．１　８ｔ／根。　顶锚杆使用左旋无纵筋高强螺纹钢锚杆。　屈服强度汁算：　２．１．１　长度　据公式，Ｐｌ一万　ｌ／４　（５）　顶部两侧倾斜锚杆长度的确定原则是锚固　式中：Ｐ　为锚仟屈服强度，ｆ／根；　为锚仟直径，　端水平投影深入巷道两帮内０．５ｍ以上，以保证　ｍｍ；　为２Ｏ锰硅螺纹钢屈服强度，取３４ｋｇ／　得到两帮岩体的有效支撑，从而实现将巷道顶部　ｍｍ２。　载荷向两帮转移。锚杆与水平面夹角为６０～　经计算，Ｐ１＝ｌ　２．９２ｔ／根。　７Ｏ。，锚杆控制上顶的效果最好，故取锚杆最小倾　抗拉强度汁算：　角ａ一６０。（倾角越小所需锚杆长度越长）。顶锚　据公式，Ｐ２—７ｒ　／４　（６）　杆长度Ｌ用下式表示。　式中：Ｐ２为锚杆抗拉强度。　／根；ｄ为锚杆直径，　Ｌ一（Ｌ１＋Ｌ２）／ｃｏｓａ＋Ｌ３｝Ｌ　（１）　ｍｍ；　为２　０锰硅螺纹钢抗拉强度，取５　２　８　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年９月　宁保军：锚杆联合支护技术在软岩巷道的应用　第３期　ｋｇ／ｍｍ　。经计算Ｐ２—１　９．７６ｔ／／根　经以上计算，锚杆悬吊岩石重量小于锚杆的　确定锚杆抗拉拔力测定达到７ｔ／根为合格。　２．１．５　顶锚杆参数（见表１）　屈服强度和抗拉强度，故锚仟直径选择合理，并　表１　顶锚杆参数表　２．１．６网片规格　系数，取２；ｈ为软弱岩层厚度，取０．５ｍ。　、　５０００　ｘ　９００ｍｍ（１　２　铅丝菱形金属网）　２．１．７钢带规格　根据施工经验，锚杆问排距取１．０ｍ，满足要　求。　２．２．３　直径　ｄ＝Ｌ／ｉ１０　（９）　使用梯形钢带，长３８００ｍｍ（６个锚杆眼）与　３００ｍｍ（ｔ个锚杆眼）两种规格配合使用，呈交错　布置，宽不小于ｌ００ｍｉｌｌ，厚ｌ　０ｉｌｌｍ，孔距７２０ｍｍ。　２．２　帮锚杆　式中：　为锚仟直径，Ｆｆｌｍ；Ｌ为锚杆｝乏度，ｍｉｌｌ。　经计算ｄ—ｌ８．２ｍｍ。根据现实际使用情况，　确定使用　２２ｎｌｌｎ右旋无纵筋等强锚杆，由锰硅　螺纹钢制成。　（７）　帮锚杆使用右旋无纵筋等强螺纹钢锚仟。　２．２．１　长度　Ｌ一（ｋ×ｈ十Ｌ１＋Ｌ２）／ｓｉｎ“　２．２．４　锚固力　式中：Ｌ为锚杆长度，ｍ；ｋ为安全系数，取２；ｈ为　软弱岩层厚度，取０．５ｍ；Ｌ　为锚杆锚人稳定岩　层的深度，０．６Ｈｌ；Ｌ。为锚杆外露长度，０．０５ｍ；“　为锚杆与岩层的夹角，９Ｏ。。　根据树脂药卷的长度，考虑到在岩体中锚　固，故取锚固长度为８００ｍｍ。悬吊重量及拉力计　算：　Ｇ－－－ＫｒＬ２　Ｄ　（１　０）　经计算Ｌ—１．６　５　ｒｒｌ，实际使用锚杆长度取　２．０ｍ，满足要求。，　２．２．２　问排距　据悬吊理论，锚杆的锚固力应不小于锚杆悬　吊范围内危岩的重量。　式中：Ｇ为锚杆悬吊岩石重量，ｋＮ／根；Ｋ为安全　系数，取２；，’为岩体密度，取２６ｋＮ／ｍ　；Ｌ　为锚　杆有效长度ｒｎ，取１．Ｉ　ｒｎ；Ｄ为锚仟问距，取　１．０Ｈｌ。　经汁算Ｇ一５７．２ｋＮ／根。根据施工现场测　“一［Ｑ／（七×，２×，．）］　坨：＝１．６４ｍ　（８）　得钳脂锚杆的锚固力均达到７０ｋＮ／根以　，所以　式中　为问排距，ｍ；Ｑ为锚杆设计锚固力，取　７０ｋＮ；ｒ为软弱岩层密度，取２６ｋＮ／ｍ。；ｋ为安全　上　述锚杆参数的选择是合理的。　２．２．５　帮锚杆参数（见表２）　表２’帮锚杆参数表　２．２．６锚圈方式　Ｘ　ｉ　７００ｍｒｎ。　树脂药卷端头锚固。　托板规格：ｌ（）（）×ＬＯ。×ｌ　０ｒｐ．Ｉｒｌ　２．３　锚索形式与规格　２．３．Ｉ锚索规格　锚杆布置：采用五花限布置，锚杆间距　锚索采用西ｌ　７．８ＦｎＦ／Ｉ，ｌ×７股高强度低松弛　０．７ｍ，．卜下排问距０．８～１．０ｍ，最七一排距　顶　不大于３００ＩＩ１Ｉｎ，最下一排距底不大于５００ｒａｍ。　锚杆角度：垂直岩壁，靠近顶底的两根锚杆　与水平线呈ｌＯ。夹角。　网片规格：采用１　２　铅丝菱形金属网，３３Ｏ０　预应力钢绞线，长度１０ｍ，采用６卷ＣＫ２，．３３型　尉脂锚园剂锚圃。　２．３．２锚索布置　每隔两空钢带打一排锚索，即锚索排距　２．１　ＩＴＩ，每排２根锚索，每根锚索距同侧巷帮为　９　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年９月　水力采煤与管道运输　第３期　１．５ＩＴＩ。巷道断面图见图１。　４　实施效果　唐山矿业分公司６Ｏ２０工作面沿ｌ２　甲腐泥　质顶板掘进，直接顶比较破碎，施工期问迎头有　压力　现。前期施　Ｉ二采用矩形断面，之后由于顶　板松软破碎，及时改为拱形断面。采用了＿卜述两　种锚杆支护方式后，月进尺保持了ｌｌ０ｍ的水平，　现已施工６００多米，巷道整体稳定性好。经过近　６个月的锚杆拉拔试验和变形观测，锚杆拉拔力　均　达到８　０　ｋＮ以卜，巷道顶板及侧帮平均变形量　≤５ｍｍ，巷道整体性强，无支护体开裂现象，支护　效果较好。　图　矩形巷道断面图　５　结束语　３　拱形巷道锚网支护参数的选择　合理选择锚扦参数，采用多元化的联合支护　形式，是提高巷道支护质量和强度的有效途径。　当顶板较为破碎，平整性差时，“锚网＋钢带　实践’ＨＥ明该工艺安全、科学、经济。开拓工作瞬　＋锚索＋＿喷砼”支护难以保证成型，应及时将断　采用锚杆联合支护新工艺后，大大提高了巷道的　面由矩形改为拱形，支护方式改为“锚网十锚索　支护强度，在提高施工进度和支护强度的同时，　蜂喷砼”支护。采用这种曼护方式后，顶锚杆采　保证了巷道质量，取得了显著的经济效益。这种　用３～４根高强锚杆，帮锚杆仍采用等强锚杆，锚　杆垂直于巷道轮廓。网片使用０６．５ｍｍ的金属　新的锚杆联合支护技术对开拓及掘进工作面提　高支护强度和质量有重要的指导意义和参考价　编织网，规格ｌ２００ｍｍ×ｌ７００ｒａｍ。锚索布置在　值。　巷道正顶，成一列，间距２．１１２１。对当班施工的巷　道进行喷砼，使松动的围岩得到封闭。断面图见　参考文献　图２。　ｆ１］　刘建高．锚轩支护原理及其应用Ｊ．山西煤炭，２００４，３（１）；　２３～２　４　作者简介：　宁保军（】９８０一），男，矿建助理工程师，２００３年毕业于中围　矿业欠学工程力学专业，现在开滦唐山矿业分公司从事开拓技术　管理工作。　收稿日期：２００８～０卜。。２６　图２　拱形巷道断面图　ｌＯ