锚索网喷综合支护技术在大跨度巷道施工中的应用

韩迎博

(河南郑煤矿业建设有限责任公司，河南 郑州 450042)

一 矿井煤层地质条件及围岩变形特点

矿区岩性单一，岩性为褐灰色～深灰色泥岩，中厚层～厚层状，泥质结构，较为破碎，围岩自稳能力差，自稳期短，初期来压快，压力显现明显，极易风化，断口平坦，近似油脂光泽，中间夹1～3层灰白色薄层状粉砂岩，偶有煤线及炭质泥岩出现。本矿井内整段厚度为120～150m，与下伏那读段地层呈整合接触，大跨度巷道施工于Ⅳ4煤层顶板。

二 巷道断面尺寸及支护材料选择

支护材料的选择：巷道顶板、巷道两帮的支护材料均选用直径16mm、长度为3500mm的左螺旋螺纹钢树脂锚杆进行支护，金属网采用10号铁线编制而成，网格为70mm×70mm，钢带采用直径为8mm的钢筋焊接而成，锚索材料采用直径15.24mm的高强度钢绞线配锚索锁具以及200mm×200mm×14mm的高强度托盘，喷浆层厚度不小于100mm，锚固剂采用CK2335以及K2335两种，K2335主要用于锚索的下端。锚杆支护强度设计要求：顶板锚杆锚固力不少于80KN，扭力矩不少于80N.m;帮锚杆锚固力不少于80KN，扭力矩不少于80N.m;锚索锚固力不小于200KN，单根锚索极限破断力为260KN。巷道设计尺寸：巷道掘进宽度10.8m，喷浆后净宽10.4m，巷道掘进高度8.10m，喷浆后净高7.90m。锚杆间排距均为800mm×800mm，锚索间距1.4m，排距2m。

三 巷道支护设计依据

1.采用经验计算法校核锚杆长度

由于巷道布置于Ⅳ4煤层顶板岩层内，属岩巷喷浆支护，根据经验公式：

式中W——巷道或硐室跨度，m

L——锚杆总长度，m

N——围岩影响系数(围岩类别按《煤矿井巷工程锚杆、喷浆喷射混凝土支护设计试行规范》)中的围岩分类，按Ⅴ类围岩影响系数取1.2.

经过计算：L=1.2 ×{1.3+(10.8/10)}=2.86m

为提高支护的安全系数和方便施工，决定在井底车场巷道顶板、巷帮全部采用3.5m长锚杆，符合设计要求。

2.锚杆间排距计算

按照经验公式计算M≤0.4L

式中M——锚杆间排距，m

L——锚杆总长度，m

经过计算锚杆间排距M≤1m

因为矿井采用¢16的左旋螺纹钢锚杆杆体直径有些偏小，为提高支护的安全系数，锚杆间、排距适当加密，间排距全部按照0.8m进行布置，符合设计要求。

四 锚索安装工艺

(1)选用型号为MYT-155/280R锚索钻机配¢27的双翼钻头进行湿式打眼6m，打眼到位后先不忙把钻杆拔出，以利用中空钻杆的出水冲洗锚固段岩粉、煤屑等杂物，以提高锚固质量。

(2)孔顶的水干之后，用细铁丝或塑料胶带将所有锚固剂药卷与钢绞线连接起来，以防在锚固剂在孔眼中间段卡死或错位，一卷CK2335超快速药卷在眼顶上，三卷K2335快速药卷在下端，采用钢绞线顶部将树脂药卷缓慢送至孔顶，不能反复推拉，要求一次送到位。

(3)将专用搅拌器安装到钢绞线的底端，将尾部六方头插入锚杆机上，开始搅拌，搅拌时间控制在20～30秒，注意控制搅拌的速度，前半程采用慢速搅拌，后半程用快速搅拌，停止搅拌后要求还要继续保持锚杆机的推力约3min，保证钢绞线与药卷的充分凝固，3min后缩下锚杆机并移开打下一个锚索孔。

(4)约10min后，卸下专用搅拌驱动器，装上托盘、锁具，并将其托到紧贴顶板的位置。两人一起将张拉千斤顶套在锚索上并用手托住，开泵进行张拉，并注意观察压力表读数，当达到设计预紧力千斤顶行程时，迅速换向回程。

五 锚索安装技术要求

锚索安装时间与锚杆安装不能间隔太久，根据本矿岩层地质条件，在锚杆安装之后3d内都可以进行锚索的安装，在安装锚索的过程中要严格按照以下要求进行：锚索孔深误差控制在±30mm;锚索外露长度控制在(200±20)mm;锚索搅拌树脂药卷过程中不能停顿，绝对不能反复搅拌，必须要一气呵成，否则已开始聚合反应的树脂分子链会遭到破坏而导致锚固失效或者达不到预计的支护效果;搅拌树脂药卷后10～15min再张拉锚索，张拉预紧力控制在80KN左右，48h后若发现预紧力下降，必须即使补拉，保证锚索锚固力不低于200KN;张拉时发现锚固不合格的锚索，必须立即在其附近补打锚索，重新安装锚索。

六 喷射混凝土支护工艺

矿井的围岩多为泥岩或泥灰岩，极易风化脱落，若长时间暴露于空气中未能及时喷浆，将导致锚杆托盘松动而失效。在安装完锚杆、钢带、锚网以及锚索之后，在7d内应该及时进行喷射混凝土封闭围岩。本矿采用一次喷射成巷，不采用初喷后再次锚固，采用潮式喷射法;喷射材料的选择：水泥标号选用42.5R的普通硅酸盐水泥，一般选用细砂、石子、粒径不大于15mm的卵石，并进行合理配比，一般为水泥：细砂：石子为1：2：2;并且100kg水泥中要掺入4kg的速凝剂，以提高混凝土的早期强度，加快混凝土的快速凝固，减少回弹损失;喷射厚度：矿井设计喷射总厚度为100mm，一次喷射厚度为30～50mm，复喷为50～100mm，喷射拱顶时可采用多次反复喷射，以防掉砂回弹过多。

七 结语

锚索网喷综合支护方式在我矿首次使用，并取得成功，使矿井的开拓进度有了较大的提高，支护效果明显，为我局各矿井底车场、中央变电所、中央泵房等大断面的硐室施工提供了很好的实践依据。