锚网梁、喷砼、锚索补强联合支护在矩形巷道中的应用

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  摘 要: 本文介绍了煤层中布置的运输大巷、总回风巷、采区巷道,采用矩形断面锚网梁、喷砼、锚索补强联合支护,巷道风阻小,断面利用率高,施工速度快。。
  关键词: 锚网梁、喷砼、锚索补强;应用
  【分类号】:TD353.6
  前言
  随着煤炭工业的发展,越来越多的煤矿的巷道设计在煤层中,如:采区大巷、顺槽等。为满足巷道的服务年限,加快矿井建设速度。煤层巷道设计采用了矩形断面,支护采用了锚网梁、喷砼、锚索梁补强联合支护:锚即树脂锚杆;网即金属网;梁即钢筋梯梁和槽钢托梁;索即锚索;喷砼即喷射混凝土。
  一、支护参数设计
  1.理论依据:
  1.1在施工过程中,随着掘进巷道的推移,及时进行锚、网、梁、索的安装,锚、索起锚固作用,网、梁起连接作用,使网、梁与煤岩形成一整体,就象过去“纳鞋底子”一样,煤、岩、梁、网就好比“鞋底子”,锚、索就是其中的线。把形成组合梁内的围岩吊住,此时锚、网、梁、索起悬吊作用。
  1.2锚杆、锚索在巷道围岩内部锚固后,随着围岩松动圈的发展和形成,锚杆、锚索的锚固力与围岩碎胀变形体相互作用。通过挤压作用,围岩层面与层面之间,及裂缝两边的岩石与岩石之间摩擦力增大,增强了围岩结构的整体性。加之网、梁、喷射砼的连接作用,使岩、网、梁、锚、索形成一个坚固的组合梁,从而有效地阻止了锚固层范围以内及至锚固层以外岩层变形的发展,保持了围岩的稳定性。
  1.3同理帮部的岩、锚、网、梁喷射砼通过网、喷射砼与顶部形成一个有机的框架结构。
  1.4在喷射砼以前,网是为了防止锚固后的围岩剥落掉渣,从而使锚杆的张力变小,围岩的松动圈增大,超出锚杆的锚固范围;喷射砼后,在砼里起到加强筋的作用。
  1.5钢筋梯梁是加强网的连接作用,槽钢托梁是加强钢筋梯梁的连接作用。
  1.6在整个过程中,锚索起到支护补强作用。
  2.锚杆、锚索、喷砼参数设计
  根据相关计算分析及实践经验,按支护的先后顺序,锚杆、锚索及喷砼支护参数确定如下:
  2.1金属网:采用10#铁丝加工成40×40的经纬网,网片的规格可根据墙部的高度和顶部的宽度进行选定,网与网之间搭接100mm,并用16#铅丝绑扎,每100mm绑扎一道。
  2.2梯子梁:采用Φ18螺纹钢加工,宽度90mm,长度按墙高和顶宽进行设计,锚杆孔根据锚杆间距进行设计,梯子梁间距按锚杆的排距进行设计,遇陷落柱或顶板不好时,梯子梁间距缩可相应缩小。
  2.3锚杆采用Φ20×2400的左旋无纵筋螺纹钢加工,螺尾蚊为Φ22。锚杆孔径Φ28,采用K2335和Z2360各一支树脂锚固剂锚固;顶部靠近帮部的锚杆角度与铅垂钱成30?角,其它垂直于顶板;帮部锚杆孔径Φ32,采用两支Z2840锚固剂,靠顶、底部锚杆与水平线成10?角,其余水平布置。托盘采用高强度拱型托盘。
  2.4锚索:采用Φ15.24mm×8000的高强度、低松驰、预应力钢绞线加工。锚孔为Φ28,锚固剂选用K2335一卷、Z2360两卷树脂药卷,锚固长度为1500mm。沿巷道中线布置,间距1.6m,每两根锚索托一根[12钢梁,钢梁长度为2.6m。
  2.5喷砼;砼喷厚为100mm,强度等级为C20。
  2.6为了保证巷道的使用寿命和施工安全,在各交叉口处的顶部加打一道25b锚索槽钢梁进行加固,钢梁长度须跨过岔口巷的横断面,锚索长度为8.0米,间距1.8米。
  二、施工方法
  1.施工工艺流程
  掘进→通风→耙工作面→装岩排矸--钻顶板锚杆锚索孔→装顶部树脂药卷,安装网、梁、锚、索→钻墙部锚孔、扫孔、挂网、安装梁、锚杆。
  2.施工方法
  2.1锚杆施工:帮部锚杆眼用7655型风钻配合直径22中空六角钢钻杆。直径32“一字型”合金钢钻头钻眼;锚杆安装用风动注锚器安装,手工拧紧螺母。顶部锚杆采用型号为MQT-90锚杆机钻孔,配合直径19mm组合锚杆。直径28mm高强度麻花合金钢钻头,锚杆安装用锚杆机上紧螺母。最后使用扭矩扳手检验,要求顶部100Nm,墙部80Nm。使用MLJ-150型锚杆拉力计检测锚杆抗拔力,要求帮部达到8T/根,顶部达到10T/根。
  2.2锚索施工:用MQT-90锚杆机钻眼,钻杆为直径19mm组合钻杆,高强度合金钢麻花钻头。安装锚索亦用锚杆机安装。上紧索具用电动锚索预应力涨拉千斤顶。
  三、施工质量要求及注意事项
  1.施工质量要求
  1.1采用光面爆破技术,严格按爆破图表进行布眼,装药放炮,眼痕率达到60%以上。煤巷顶部预留500mm光爆层,眼距200mm;岩巷周边眼距300mm,隔眼装药,采用空气柱爆破。以降低爆破对围岩的松动破坏范围,保证围岩整体稳定性。
  1.2锚杆、锚索按设计要求角度、深度钻孔,孔深不小于设计值,不大于50mm,角度偏差不超过15?。
  1.3锚杆间排距允许偏差不超过设计值±100mm,锚索间距不超过±100mm,偏中线误差不超过100mm。
  1.4锚孔钻完后,用扫眼器吹净孔内碎渣。确保锚固剂与锚孔壁接解紧密,锚固效果良好。使用树脂锚固剂的卷数必须按规定卷数进行安装。在药卷装入锚杆孔时,必须用锚杆轻轻将锚固剂顶入眼底才能安装打注锚杆。锚杆安装到位后,不得立即收缩锚杆机气腿,必须保持1-2分钟撑力,方可收缩锚杆气腿。
  1.5梯子梁、网、锚杆托盘、锚索梁必须紧贴岩面,锚杆螺母扭矩墙部达80Nm,顶部达100Nm。锚索用锚索预应力涨拉千斤顶拉紧,要求预紧力30Mpa。左右帮梯子梁不得迈步,顶帮梯子梁保持一致。网与网之间搭接100mm,并用16#铅丝双股绑扎牢固,拧扣不得少于3.5圈,绑扎间距为100mm。
  1.6喷砼:保证喷厚均匀,厚度不小于设计要求,复喷时受喷面必须冲洗干净,喷后必须洒水养护,养护期不少于7天。
  1.7网后不得有空虚,保证砼与岩面结为一体,防止壁后离层现象。
  2.注意事项
  2.1严格控制空顶距,锚杆、锚索梁及时跟上工作面,控制围岩位移发展,并及时进行喷浆封闭围岩,防止围岩风化、片落,破坏围岩受力结构。
  2.2梯子梁在斜巷施工中,必须迎山架设,顶帮梯子梁不得错位,以免减小支护强度。
  2.3如遇帮部片落较深时,锚杆托盘后面必须加木衬垫,以保证锚杆受力,同时网后也必须充填满防止煤帮继续片落。
  2.4网孔大小以保证煤不洒落岩为准。
  2.5遇煤岩松散、断层或陷落柱时,必须加深锚固深度和缩小锚杆间排距,以满足支护需要。
  四、施工应用效果
  山不拉煤矿改扩建工程中,总回风巷、轨道、回风、皮带上山巷、等工程。
  山西华胜煤矿的一水平总回风巷、一水平轨道巷、一水平胶带巷以及在采区皮带、回风、辅运顺槽等工程。
  上述工程采用锚、网、梁、索支护获得了成功,近三年,从巷道外观看,没有任何开裂和掉皮的现象,取得了很好的效果。
  五、几点体会
  1、锚、网、梁、索、喷砼联合支护是一种积极主动的支护形式,把这种支护应用到矩形巷道中来,打破了矩形巷道采用架棚支护的模式。
  2、采用锚、网、梁、索、喷砼联合支护形式的矩形巷道的特点是:风阻小,断面利用率高,施工速度快,适用于大型矿井中的进、回风巷及采区巷道。。
  3、根据巷道的服务年限及用途,可分别选用锚喷、锚网喷、锚网梁喷、锚网梁索等不同的支护形式。
  4、在使用过程中,可选择顶板和帮部,安设顶板离层仪来观察顶板和帮部的变化,以确保安全使用。
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