锚索在侧压巷道加固中的应用探讨
2015-07-02
0 引言
在矿山支护中，锚索支护具有锚固深度和强度大，能及时施加较大的预紧力等诸多优点，已成为巷道加固不可缺少的重要手段，目前已普遍应用于矿山巷道顶板加固。对于由于围岩破坏而造成的巷道帮部鼓出等压力显现现象，通常使用锚杆加固或者重新扩修套支刚性支架修复；而采用锚索加固方法阻止巷道受道侧压变形，预防围岩压力显现是一次新的尝试。本文介绍了采用锚索加固的方法处理该类问题的经验和实践。
1 加固地点的基本情况
山东省兖矿集团南屯煤矿-670泵房，位于井下-670m水平，埋藏深度720m，原为锚喷+刚性支架复合支护，泵房周围岩性为中砂岩和粉砂岩，局部有灰质页岩夹层；顶部以上30m左右位置为3层煤底板，均为中砂岩和粉砂岩，赋存比较稳定。受九采区9308采煤工作面采动影响，泵房巷道出现明显的两帮严重变形等失修现象，泵房三岔点等大断面位置出现了不同程度的裂纹，裂纹已经延伸围岩深部。
2 原因分析
造成泵房失修的原因是多方面的，其中采煤工作面采动影响是主要因素。采煤工作面的采动压力通过煤层底板岩层传递给泵房周围围岩，而泵房巷道断面大，锚喷支护的预变形量小，锚杆支护的有效范围不超过2.0米；特别是三岔点跨度较大，围岩应力集中处，当集中应力不能有效的转移分散，局部超过围岩的承载极限时，就造成了泵房围岩深部出现裂隙，直至发生开裂破坏等压力显现发生。
3 采取加固方案
通过以上原因分析，采用锚杆加固已经起不到应有效果，达不到围岩深部；由于泵房设备较多而要求必须不能影响正常排水，采用支棚扩修又很困难，最后尝试采用锚索深部加固泵房围岩。加固方案如下：
锚索采用规格φ20～22mm高强度低松弛钢绞线，锚索长度根据现场需要截取，长度为3.0～8.0m不等，锚索间距1.3～1.5m，外露端头用400×400×20mmQ235A钢板制作或采用锻打工艺制造的碟形托盘（直径300mm，中孔径22mm，中厚、边厚18mm，高度30mm）。每根锚索使用2～3卷CKB型树脂锚固剂进行锚固。锚索端部深入泵房两帮稳定岩层不少于1.0m。泵房交岔点处加固锚索根据实际长度可以按需截取，两端采用托盘加固，中间可以不使用锚固剂。锚索在帮部呈“三花”形状交替布置，锚索尽可能垂直巷帮，与巷帮夹角不小于60°（三岔点不小于40°），加固示意图如下：
4 施工方法
等工作面采动影响全部消除泵房围岩稳定之后，泵房围岩没有继续变形的趋势。把所需材料运至泵房宽敞存放地点，施工地点5m范围内的设备管线必须采取保护措施，打眼使用顶置式风动钻机（或其它风动钻机）配备B19六棱中空合金钢钻杆打孔，打一个孔立即安装锚索加固，每根锚索预应力不少于80KN，锚固力不低于180KN；为了不破坏围岩的强度，锚索间距不小于1.2m。上部钻孔必须搭设脚手架，泵房交叉点加固锚索可以不使用锚固剂，特别注意的是钻孔方向不能和裂隙方向一致，最好垂直或不小于35°的夹角。
5 施工效果及结论
5.1 施工效果 -670泵房采用锚索加固后，巷道两帮没有继续开裂变形，基本保持现状，满足安全使用要求；后期该泵房又经过九采区工作面的采动侧压影响，巷道围岩没有再发生开裂变形失修，实践证明采用锚索加固基本达到预期效果。
5.2 结论 ①通过兖矿集团南屯煤矿-670泵房加固效果来看，对受侧压影响巷道采用锚索加固技术上可行，施工方案可取，取消了以前巷道扩修带来的大的工程量，减少了人力物力的投入，又提高了施工速度，值得进一步研究和推广。②施工过程中，采用风动钻机打眼时，由于钻孔在帮部，钻孔比较平直，钻孔有一定难度；特别是深部钻孔比较困难，钻机不易向外排粉，钻孔深度较大时容易改变方向，不好控制。如果使用顶置式钻机打眼，顶置式钻机必须改造，须设置可转动方向的固定底座或整体移动的支撑平台。③锚索加固适用于围岩稳定、变形裂隙不是太大太多的硬岩层（岩石普氏系数f≥3）。该加固方法适应于加固范围不大的局部范围加固，大面积加固施工还有一定的困难。④采用锚索加固侧压巷道是经验实践方法，没有经过力学模型计算分析，许多参数还缺乏理论依据，还有待进一步探索和完善。
