錨桿支護在巷道加固中的應用

1 概述
　　近年來由于煤礦的大量開采，煤礦巷道的支護形式也在不斷的發展，巷道支護是保證巷道穩定的重要技術措施之一，錨桿支護以其良好的性能在巷道支護中得到了較為廣泛的應用。
　　2 工程概況
　　某煤礦的工作面輔運巷沿2-2煤層掘進，2-2煤厚2.37米，2-2煤直接頂為細砂巖，厚6.99m，暗灰色，泥質膠結，上部較松軟，下部具有鈣質膠結，較堅硬，并具有碳質條帶；偽頂為碳質泥巖，厚0～0.4m，平均厚度0.15m，灰黑色，薄層狀，層理發育，較破碎，易脫落；2-2煤層頂板細砂巖，巖石雖孔隙率不大，但吸水率較高，軟化系數極低；巖石強度低，不堅固，為易冒落的不穩定巖層；2-2煤層直接底為細砂巖，厚2～16m，淺灰色到灰白色，結構致密，石英為主，層面見云母碎片，具波狀層理；底板細砂巖孔隙裂隙較發育，巖石易軟化，堅固性和抗變形能力差，為不穩定巖層。2-1煤上覆含水層為礦井主要含水層，經頂板裂隙、錨索孔滲入2-2煤頂板，對112202工作面輔運巷施工造成影響，112202工作面輔運巷圍巖條件差，含水層對頂底板影響大，后巷維護量大，考慮到上述條件，在112202工作面輔運巷道采用錨桿進行支護。
　　3 錨桿支護設計
　　3.1 臨時支護
　　在112202工作面輔運巷道采用臨時錨桿進行支護，支護后斷面形狀為直墻半圓拱形斷面，拱高由2400mm改為2650mm，墻高1000mm改為1200mm，掘進高度由3400mm改為3850mm，掘進寬度由4800mm改為5300mm，掘進斷面積由13.84m2改為17.4m2。原凈斷面積12.6m2，采用金屬前探梁進行錨桿支護，前探梁使用2寸焊管，加工長度4.5m，梁一端焊接800mm長Φ30mm的圓鋼，300mm插入鋼管，外露500mm。在每個前探梁的尾部打防滑孔。每根前探梁使用3副卡環吊掛，前探梁吊環必須掛在頂錨桿上，吊環使用Φ16mm鋼筋、2節40型刮板輸送機兩鏈環和M20加長螺帽焊接制成。巷道掘進正常使用四根2寸鋼管，掘進時每根前探梁使用固定吊環3個，必須在金屬前探梁和金屬網之間用板梁絞頂接實。
　　3.2 永久支護
　　在112202工作面輔運巷自開口向里450米起采用錨網+錨桿支護，段落為350-950米，段長600米。以150米為一個階段，分為4個階段進行支護。第一階段混凝土厚度200mm，泡沫混凝土厚度50mm。第二階段混凝土厚度150mm，泡沫混凝土厚度100。第三階段混凝土厚度200mm。第四階段混凝土厚度150mm。
　　1）錨網段采用錨網、鋼帶聯合支護，頂板9根錨桿選用：φ20×2500mm左旋無縱肋螺紋鋼錨桿，呈矩形布置，拱部錨桿間、排距為800×800mm，錨桿絲扣100mm；幫部4根錨桿選用：φ20×1800mm左旋無縱肋螺紋鋼錨桿，呈矩形布置，錨桿間、排距為800×800mm，錨桿絲扣100mm；錨桿帶鐵托盤，幫錨桿加木托板；鐵托盤規格120×120×10mm，木托板規格400×200×50mm。
　　2）錨碹段采用錨網、模注混凝土聯合支護，頂板9根錨桿選用：φ20×2800mm等強錨桿，呈矩形布置，拱部錨桿間、排距為800×800mm；幫部4根錨桿選用：φ20×2100mm等強錨桿，呈矩形布置，錨桿間、排距為800×800mm。帶雙托盤，貼巷道巖面及混凝土面安裝鐵托盤，托盤規格120×120×10mm。
　　3）拱部鋼筋網長度由7650mm改為8400mm，網格尺寸不變；錨網段拱部每排錨桿掛φ16×7280mm圓鋼鋼帶。
　　4）錨碹段柔模外層鋼筋網采用φ6.5的圓鋼焊制，寬1600mm，長5000mm，網格尺寸100×100mm，鋼筋網在混凝土硬化7天后拆除，拆除時應盡量保持鋼筋網的完好，重復利用，按80片備料。
　　5）錨碹段支護寬度1.6米，錨網段支護寬度1.6米，交替前移，循環往復；錨碹支護滯后迎頭不大于40米。
　　6）錨碹段普通混凝土強度為C25。
　　3.3 施工方法
　　1）確定錨桿眼的位置，錨桿定位時從巷道中線部位往兩側測量，并做好標記，錨桿眼位誤差控制在50mm范圍內。按照設計的錨桿眼深度、角度打錨桿眼，鉆眼深度誤差控制在50mm范圍內。
　　2）柔模掛設前必須檢查核對模袋預留孔與錨桿的位置、數量是否一致，模袋澆注口及預留口的縫合質量，一切正常后方可掛設。掛設柔模時先拱后幫，先找出模袋中間灌注口，然后先掛設中間灌注口兩側的預留孔，依次掛設其它錨桿預留孔，直至模袋全部掛設于錨桿之上，掛設必須牢靠。
　　3）鋼筋網安裝前應彎成與巷道斷面相同形狀，從而保證澆筑后的混凝土形狀成拱形。鋼筋網之間的環向搭接長度不小于400mm，搭接處用12＃鐵絲綁扎牢靠。鋼筋網與圍巖之間的距離第一階段為250mm，第二階段為250mm，第三階段200mm，第四階段150mm。誤差控制在50mm范圍內。鋼筋網在混凝土硬化7天后拆除，拆除后及時重新安裝托盤，拆除時應盡量保持鋼筋網的完好。
　　4）在地面用混凝土攪拌機按照設計配合比攪拌干料，干料配好后用無軌膠輪車將干料運到混凝土攪拌機附近卸掉，用人工將干料鏟入混凝土攪拌機上料布帶上，混凝土攪拌好后，順溜槽溜入混凝土輸送泵的料斗內。灌注完畢后處理好封口，盡量避免混凝土的流出。混凝土澆注過程中要注意振搗，確保模袋充實，特別是邊緣及頂部。
　　5）巷道斷面不得欠挖，表面超挖尺寸不大于150mm。模袋布不允許有缺陷，如破損、斷紗等，對個別較輕缺陷點應用粘和膠修補好，如較嚴重必須打補丁縫補。泵注混凝土的水灰比0.6～0.7，石子最大粒徑為20mm，坍落度為180～200mm。
　　模袋混凝土泵送距離不宜超過50m，泵注速度宜控制在10m3/h以內，混凝土泵的出口壓力以4～8MPa為宜，每個澆注口的泵注混凝土應連續進行，當模袋內混凝土泵注將近飽滿時，暫停5～10分鐘，待水分充分析出后再泵至飽滿。混凝土泵注結束待初凝后，及時將模袋表面灰渣沖洗干凈，養護七天以上。
　　4 結論
　　用錨桿對煤礦巷道進行加固，不僅可以節約成本，而且大大提高了煤礦生產的安全性，可以為以后的煤礦開采提供更好的依據。