恒阻大变形锚索的施工工艺研究

陶 伟

（汾西矿业集团公司五人小组管理局，山西 介休 032000）

采煤技术以采煤“切顶压力控制+恒阻力多变形锚固支护”为主要采煤技术。在通过预分割和切缝爆破减少了屋顶应力向局部工作表面的传递，降低了通道中的顶板压力，并进行了预分割爆破能够保护屋顶在道路上的完整性。使用恒定的阻力和较大变形的锚固件来加固屋顶可以控制屋顶的下沉，从而使周围的石材剩余通道可以增加其承受力并减少道路上的变形。道路连续性的影响，本文对恒阻锚索的施工工艺进行了应用研究。

1 工程概况

1226个全机械采煤面的高度当量在+960～+1105 m之间，且高度差为145 m。除了在1400 m处裸露的石河子地层外，其余的地表覆盖着第四纪黄土。东面是关家口村和村的耕地，西面是陆家庄村和村的耕地。作面的走线长度为1562 m，斜坡长度为180.5 m。开采的煤层属于下二叠统山西组的2号煤，平均煤层厚度为2.85 m。

本次切顶留巷设计2号煤层1226工作面的运输巷，留巷长度为1562 m。工作面切顶卸压沿空成巷无煤柱开采施工位置示意图如图1所示。

图1 工作面切顶卸压沿空成巷无煤柱开采施工位置示意图

2 恒阻大变形锚索施工工艺

2.1 技术要求

按照技术要求，使用MQT-150/3.6型煤矿用气动锚杆钻机对恒阻锚索进行加强支护作业。首先要严格按照中、腰线对巷道断面规格进行检查，如果巷道断面的规格不满足要求时，要先对不满足要的地方进行处理；打眼前要仔细对顶板和两帮的进行围岩情况检查，如果有活矸等隐患，必须及时处理，确认在安全的情况下组织施工作业，锚索的眼位和角度要准确，眼位的误差要在要求范围内，不超过100 mm，角度的误差不超过2°。

2.1.1 工艺流程

安全质量检查—搭设施工平台—定眼位—打眼—扩安装孔—恒阻锚索安装—施加预紧力—清理现场。

1）安全质量检查。每班开工或每次重新进入工作面前，当班安全员、带班长按照现场安全确认表进行一次全面的检查。然后由验收员对上一班的工程质量进行全面验收，并作好记录。

2）搭设施工平台。在巷道行人侧巷帮及巷中位置各放置一个高1.6 m的方梯，中间横铺规格为2500 mm×250 mm×80 mm长的优质木板，用8号铁丝对折至少扭3圈固定在方梯上，人员在平台上施工。为保证平台稳固性，将方梯四脚预埋在底板100 mm，并使用8号铁丝与巷帮/巷顶进行连接。员工在平台上工作必须系好安全带，安全带悬挂在锚固装置上，锚固装置良好地支撑在车道顶部。严禁将其悬挂在施工人员站立的同一物体上。

3）定眼位。锚索的安装位置要按照设计要求和给定的巷道中线来确定，并标记出。

4）打锚索眼。操作员必须将锚定电缆固定到给定的锚定电缆安装位置，并安装钻孔工具。钻孔时，对准电缆锚定钻头并拧紧吊环之后，应指派一个人来观察高板。准备以低速缓慢开始锚杆钻机。钻至30～50 mm的长度后，在保持钻头速度不变后，增加空气供应率并加快钻孔速度，延长钻杆并降低空气供应率。让钻具低速运行，慢慢退出钻杆后关闭风水并停止钻具。

5）扩恒阻器安装孔。为了安装恒阻器，打好眼后，要对眼进行扩孔处理，必须用恒定的孔阻力来代替MS-SY100型的小钻孔，以引导孔扩孔钻头。更换后，将孔的表面与锚索钻孔导向器一起打孔，深度变化为500 mm。

6）安装恒阻锚索。为使锚索达到预计的作用，扩孔完毕后要根据安装顺序安装附件及锁具，首先要安装W钢带、然后安装锚索托盘、在安装恒阻器、最后安装锁具。

恒阻锚索配合规格为长450 mm，直径85 mm，恒阻值为32 t，预紧力应大于25 t的HZS35-320-0.5的恒阻器，恒阻锚索的外露长度在180～300 mm为好[1］。并使用TQ22-500/63型锚索张拉机给恒阻锚索进行预紧力施加，锚索锚固力≥42 t。

2.2 恒阻锚索测力计安装

为了直观对锚索的载荷，需要在恒阻锚索上安装锚索测力计。锚索测力计是由一个有中心孔的托盘式密闭充油压力盒和与之相连的压力表组成。安装时，先将W钢带、锚索托盘、测力仪依次套在恒阻器上，再将恒阻器套在锚索上，最后安装锁具。

在使用的过程中，首先要记录压力盒指示的施加了预应力锚索的压力值，此后定时对锚索的压力值进行读取记录，并且通过记录下来的压力值数据分析锚索压力与时间变化的关系。从留巷起始位置开始每50 m布置一个测站，每个测站安装2个锚索测力计（每列恒阻锚索分别安装1个）。

2.3 恒阻锚索检测

1）对于每种巷道施工，应一组测试35条恒定电阻的锚索，并测试三组的锚定电缆，并且均等地提供选定的点。

2）在检查之前，选择检查位置后，应将影响检查工作和检查点周围安全通道的工具，材料，设备等向下走到过道，距离火源距测试10 m。检查点，确保检查人员顺利撤离；严格的屋顶和煤的控制观察堤岸两侧的石头，与活性炭与主堤相互作用1 h，并在确认安全后进行检查。

3）实际操作人员应熟悉张力计的操作过程并掌握安全注意事项，并在张力计不完善的条件下进行操作。状况良好，并且指示针是否处于原始位置。如果多数满足要求，则油管是否在运转，泄漏，泄漏，泄漏等）。如果要拉定阻电缆，请确保在拉力装置底部5 m内和两侧均无人员。为防止拉力计在拉伸和挤压过程中因过大的力或不相等的力而掉下并伤害人，必须缓慢拉动和按压恒定电阻锚索。如果恒定电阻锚索的尾部直径相同，则应保持一致。拉线后电缆减少，应及时放下。

4）在安装测量电缆张力的锚固器时，操作人员必须首先穿过并稳固站立以确保安全。第二是确保“三点一线”与锚索量规，锚索和锚索夹具中心线的千斤顶轴线相同。如果安装了固定电阻固定电缆夹，以确保固定了固定电阻固定电缆，请进行操作以尝试将其拔下。

5）如果抗拔试验后，恒阻锚索因拉拔试验失效，应该及时在附近0.5 m处再次补打恒阻锚索。

3 巷道补强加固支护方案

为了确保巷道在操作过程中和压力变化期间的稳定性，必须在使用该锚索进行加固和固结之前，精确地将矿井地面运输路线的顶棚预先开裂。悬挂效果对锚索的固定端具有良好的保护作用，因此，恒定阻力锚索的长度应设计为H接缝+2.0 m+裸露长度（0.3 m），并确保锚索的末端锚点处于相对稳定的位置。在岩层中，锚索的长度具有恒定的阻力，且稳定性很强13.3 m，直径21.8 mm，高预应力低松弛钢绞线。

沿空留巷中间段加固：共打设3列恒阻锚索，第一排恒阻锚索距侧壁500 mm，垂直距离1000 mm。第二排定阻锚索为2000 mm，距第一排定阻锚索的距离为2000 mm。第三排定电阻锚索与第二排分开。定电阻定锚索距为2000 mm，行距为4000 mm。持续抵抗多种变形锚索沿高板方向垂直排列。托盘尺寸为300 mm×300 mm×16 mm，中间用直径为100 mm的圆孔加工。第一排恒定电阻锚固电缆中的相邻锚固电缆连接到W型钢带（平行于巷道的W型钢带）。W型钢带由2500 mm×280 mm×4.5 mm的钢板制成。锚定机构采用MSCK2355树脂锚固剂（上部）之一，MSK2355树脂锚固剂（下部）两种，定阻装置长500 mm，外径88 mm，锚定锚栓45 t，定阻值（35±2）t，预紧力不小于28 t（如291页图2所示）。

图2 顶板恒阻锚索施工平面图（mm）

4 结语

1226工作面已经顺利回采1323.5 m，根据目前留巷内的巷道变形情况看，采用“切顶卸压+恒阻大变形锚索支护”主体的煤矿开采技术可以确保运行过程中和压力循环过程中流量的稳定性。这是一项成熟的技术。希望煤矿企业能够积极推广其使用。