錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)在加固動壓巷道中應(yīng)用

錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)在加固動壓巷道中應(yīng)用
半羅山煤礦四、五采區(qū)運(yùn)輸大巷，受206采區(qū)＋220區(qū)段采面采動動壓影響發(fā)生嚴(yán)重變形，曾多次進(jìn)行擴(kuò)刷，并采用U29型鋼棚支護(hù)，但仍無法阻止巷道嚴(yán)重變形，給安全生產(chǎn)帶來一定的影響。最后決定采用錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行加固，取得了較好效果。

　　一、動壓巷道破壞機(jī)理

　　動壓或動壓力指由于礦山開采活動所形成的各種集中壓力，包括回采工作面超前集中壓力、頂板垮落集中壓力，一側(cè)采空的單側(cè)煤柱壓力，兩側(cè)采空的雙側(cè)集中壓力，以及其它疊加壓力。動壓巷道泛指經(jīng)受采動影響的井下巷道，其特點(diǎn)表現(xiàn)為：巷道所處的礦山壓力穩(wěn)定狀態(tài)受到采動影響，打破了圍巖原有穩(wěn)定性，導(dǎo)致圍巖應(yīng)力再次或多次重新分布，原有的靜壓狀態(tài)下的穩(wěn)定平衡被打破，圍巖發(fā)生顯著變形、位移和壓力增大，需要經(jīng)過應(yīng)力重新分布達(dá)到新的平衡后，巷道圍巖才能重新穩(wěn)定下來。如果巷道的支護(hù)不能適應(yīng)采動影響帶來的應(yīng)力變化，或者沒及時采取相應(yīng)的加固補(bǔ)救措施，則巷道將受到不同程度的破壞，或斷面變形，或圍巖松動失穩(wěn)，甚至片幫、冒頂，嚴(yán)重影響巷道的正常安全使用。

　　二、錨網(wǎng)噴支護(hù)機(jī)理

　　錨噴網(wǎng)支護(hù)既能充分發(fā)揮錨桿作用，又充分發(fā)揮噴射混凝土的作用。同時網(wǎng)使圍巖表面破碎圈完整化，使噴層平整均勻，增加抗彎、抗剪能力，并具有較高柔性和較大的允許變形量。

　　錨噴網(wǎng)支護(hù)突破了傳統(tǒng)舊的支護(hù)形式和支護(hù)理論，不是消極地支護(hù)已松動的圍巖，而是主動地保持圍巖的完整性、穩(wěn)定性，控制圍巖變形、位移及裂隙發(fā)展，充分發(fā)揮圍巖自身的支承作用。即以護(hù)為主，以支為輔，是加固松動圈而不是支護(hù)松動圈的一種較為合理且適用斷層破碎帶不穩(wěn)定巖石的一種支護(hù)形式。

　　1錨桿作用

　　通過錨桿的擠壓加固作用，在圍巖中形成一定厚度，均勻地連接壓縮帶，即擠壓加固作用，它不僅能保持自身穩(wěn)定，即錨桿－圍巖共承載組合拱，而且能夠承受地壓，阻止上部圍巖的松動和變形。

　　2噴射混凝土作用

　　（1）及時封閉圍巖，加固阻止風(fēng)化作用，提高圍巖強(qiáng)度，同時防止因水和風(fēng)化作用造成圍巖破壞與剝落。

　?。?）改善圍應(yīng)力狀態(tài)，提高強(qiáng)度，充填張開的節(jié)理、裂隙，固結(jié)圍巖，起到加固作用。

　?。?）起到柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)作用，噴射混凝土和圍巖緊密地粘結(jié)在一起，在厚度不太大時，具有柔性，能隨圍巖一起位移，并在位移過程中產(chǎn)生支護(hù)反力。

　　（4）可以使噴層與巖石的粘結(jié)力和抗剪強(qiáng)度足以抵抗圍巖的局部破壞，防止個別危巖活動、滑移或墜落。

　　（5）形成組合拱作用，噴射混凝土把破壞的巖塊聯(lián)成整體，形成承載結(jié)構(gòu)，從而隔絕深部圍巖進(jìn)一步變形，使其達(dá)到三向應(yīng)力狀態(tài)。

　　3金屬網(wǎng)

　?。?）鋪設(shè)金屬網(wǎng)相應(yīng)增大錨桿托板的面，從而改變了原來的巷道壁的點(diǎn)錨固，為全面積錨固擠壓。在錨桿長度相同，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。

　?。?）提高了噴層抗剪、抗拉的能力，增強(qiáng)了噴層的支護(hù)強(qiáng)度。

　?。?）通過錨桿和金屬網(wǎng)，把噴層與巷壁牢固地結(jié)合一起，使得噴層與圍巖之間不易離層、脫落。

　　3支護(hù)參數(shù)的選擇

　　1錨桿長度：

　　L＝N（1.1＋B/10）=1.2×（1.1＋3.2/10）＝1.7m

　　錨桿間距：D≤0.5L＝0.5×1.7＝0.85m

　　式中B－巷道跨度，3.2m

　　N－圍巖穩(wěn)定性影響系數(shù)，Ⅴ類圍巖取系數(shù)1.2。

　　根據(jù)以上計算結(jié)果，錨桿規(guī)格：φ16×2000mm的高強(qiáng)螺紋錨桿，每排10根，排距900mm，間距850mm、1000mm不等，錨固劑樹脂藥卷規(guī)格：φ25×49mm，每眼用1卷，托板規(guī)格：直徑160mm、厚10mm圓形托板，采用φ32mm的鉆頭打眼施工。

　　2金屬網(wǎng)的選擇條件

　?。?）網(wǎng)筋必須滿足強(qiáng)度和剛度的要求，具有一定抗剪、抗彎能力。

　?。?）人力能使金屬網(wǎng)隨巷道拱彎曲，經(jīng)錨桿錨固后能緊貼巷壁。

　?。?）網(wǎng)眼不能過小，以免噴碹時網(wǎng)后出現(xiàn)空洞，影響碹體強(qiáng)度。

　?。?）網(wǎng)片大小合適，施工中使用方面，易于操作，故選用金屬網(wǎng)片規(guī)格：1.5×1.2m，網(wǎng)眼規(guī)格：80×80mm，鋼筋直徑4mm。網(wǎng)鋪設(shè)要平直，緊貼巖壁。金屬網(wǎng)為保證搭接，盤條網(wǎng)相鄰兩邊作鉤，用于鉤掛連接，再用φ10鐵絲加固連接，最后用托板壓緊金屬網(wǎng)。

　　4噴射混凝土

　　（1）噴射混凝土厚度選擇。噴層過薄影響支護(hù)強(qiáng)度，過厚影響其柔性，使脆性增加，易于圍巖離層，而使圍巖形成的承載結(jié)構(gòu)不能保持。根據(jù)巷道服務(wù)年限、跨度、圍巖穩(wěn)定性和該礦實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，確定噴射混凝土厚度為100mm。分二次噴射混凝土，初噴厚度40mm，復(fù)噴達(dá)到100mm厚度。

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

　　（3）噴射混凝土參數(shù)。選用旋轉(zhuǎn)式ZHP－2型混凝土噴漿機(jī)，工作壓力0.12MPa~0.18MPa，噴口到噴面距離1m~1.5m，輸料管長20m，速凝劑控制在3%~5%范圍內(nèi)，噴兩墻時取小值，噴拱頂時應(yīng)取大值，并做到潮拌料，噴前巖壁灑水，降低回彈、粉塵，保證混凝土的強(qiáng)度。

　　四、錨桿施工

　　從巷道中頂部位按要求向兩側(cè)施工，要求安裝錨桿與打錨桿眼交叉進(jìn)行，每眼錨桿安裝到位后，及時用人工加扭，確保每根錨桿扭矩不小于200kN，錨桿錨固力不小于5t。掛網(wǎng)從兩幫開始，先打臨時支護(hù)，接著拆撤原有的金屬棚腿。

　　五、結(jié)束論

　　該巷道采用錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行加固，使用兩年來，巷道完整良好，沒有變形、碹體脫落、片幫現(xiàn)象。實(shí)踐證明，動壓破碎帶中采用錨噴網(wǎng)支護(hù)技術(shù)是可行的。它與U形鋼棚、砌碹相比，優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡單施工方便，減輕工人的勞動強(qiáng)度，施工安全，在使用過程中不用再進(jìn)行維護(hù)。它是一種主動支護(hù)，是“抗”與“讓”相結(jié)合的柔性支護(hù)。