锚索支护技术在桃山煤矿的应用

宋振德

【摘 要】通过对桃山煤矿锚索支护技术应用的总结，阐述了锚索支护技术的特点及应用范围，并介绍了锚索支护参数选择的实例、锚索支护的可靠性和经济效益，进而总结了锚索支护技术的优点。

【关键词】锚索；锚索支护；支护参数

0.前言

桃山煤矿各采区现大部分进入三水平。受深部地压及采动影响，各巷道变形严重，部分已完全冒落，需二次进行维修，消耗大量的人、财、物。像硐室、交岔点、破碎带、见煤点等特殊地点需特殊支护。锚索作为新型的支护材料成为支护的首选，在桃山煤矿各作业地点被广泛应用，并取得了良好的支护效果和经济效益。

1.锚索支护的应用情况

1.1采后锚索支护

采区上下巷均为半煤岩巷道，在上区段回采完毕后，下巷作为下区段的上巷需采用沿空留巷。原有的工艺是采后煤矸渣墙护巷，实际并未取得良好的效果。采后巷道经常冒顶，失修严重，需二次维修，这其中主要原因就是煤矸渣墙不够牢固，本身无初撑力，于是锚索便应用于采后巷道的维护。根据煤层顶板的岩性不同，选择3-7m帙锚索。锚索可以选择在掘进施工中打齐，也可以选择在采煤施工中补齐。经实践检验，采后失修率明显下降，甚至不用维修，大大节约了企业的经营成本。

1.2特殊煤层顶板支护

一采94#煤层顶板有2.6m的炭页岩层，层理发育明显，受掘进放炮影响，很容易离层冒落，采用锚杆配合锚索的方法支护顶扳。破一部分顶板，用2m长锚杆挤压加固岩层，用单排锚索悬吊岩层。经实际施工后，效果较好，并未出现大面积冒顶现象，只有局部冒顶，且顶板冒落面积不超过0.04m2。

1.3硐室交岔点处支护

由于硐室交岔点处断面大，巷道跨度大，长时间岩层运动，上部岩梁很容断裂。采用锚索对这些地点加强支护，可充分悬吊岩梁，防止岩梁断裂，失稳，引起冒顶事故。

1.4顶板破碎见煤点处特殊支护

掘进施工时，遇顶板破碎、见煤，普通锚杆无法深入稳定岩层，这时锚索便发挥了它的作用。它可以延长直至稳定岩层中，保证破碎顶板、煤层的留设，特别破碎顶板时，还可以配合钢梁棚子一并使用。开拓二区在二采区巷道的施工中很好地应用了锚索支护。

1.5综采工作面开切眼的应用

综采工作面开切眼的跨度一般在7m左右，以前的支护为梯形木棚式或梯形木棚锚杆支护。这些支护形式效果差，经常发生冒顶事故，并且坑木的用量非常大。采用锚杆、锚索支护后，不仅可以节约大量的木材，而且支护效果非常好，杜绝了冒顶事故的发生。

三采区综采工作面开切眼成功应用了锚杆、钢带、锚索联合支护，解决了综采面开切眼的掘进问题，切眼掘进速度提高的20%-50%，回采工作面安装进度提高了50%，提高了回采工作面安装时的安全性。

1.6被压坏巷道维修的应用

被压坏的巷道，均处于矿山压力大的地区，常规的维修方法是刷大断面，重新支设棚式支架。由于矿山压力大，支架根本无法承受，所以是经常多次反复维修，费用高，效果差，安全无保证。锚索支护锚固力大，锚固深度大，用于巷道维修的效果好于其它方式。一采区90，93左零片维修时部分地段处于85煤柱影响区域内，顶板下沉明显，压力大。原采用木棚支护，经常被压坏。采用锚索支护后，顶板下沉量明显减少，维修量少，甚至没有，每月可创经济效益200万元。

2.锚索支护作用原理

锚索在支护密度较小时，主要起悬吊作用，当达到一定密度时，起的作用与锚杆相同，对煤岩体起到挤压加固的作用。二采区的破碎顶板，可视为粘结力极小的松散体，在锚索群、钠带、金属网共同作用下，锚固范围内的煤岩体构成一个组合锚固体，使塑性易于松动的煤岩体形成具有一定承载能力，并适应围岩变形的锚固平衡拱。锚固平衡拱对巷道平衡拱外的顶板起到有效的支撑作用。由于锚索的长度、预应力、承载能力比锚杆大得多，所以锚索支护所形成的锚固平衡拱要比锚杆锚固平衡拱的承载能力大得多。普通锚杆长度受巷道高度限制，一般情况下超过2400mm时，施工就不太方便。锚索长度不受巷道限制，可达10m以上，完全能锚固到稳定岩层中，有效控制巷道顶板离层、垮落。为了能充分发挥锚索的作用，应选用不同的锚索长度。

3.支护参数的确定

（1）锚索长度。以巷道断面形状为矩形、掘进宽×高为3.4m×3.4m、沿93#煤层顶板掘送的巷道为例，用锚索加强支护，计算所需锚索长度3.59m，设计取锚索长度为4m。

（2）锚索倾角。锚索垂直巷道顶板安装布置。

（3）锚索数目的确定。

通过计算：巷道安锚索时，考虑到锚索为在原锚杆支护基础上的加强支护，故2根即可满足设计要求。在施工中根据巷道围岩的变化情况、巷道的变形及锚索的受力观测情况，及时修改设计参数。

（4）锚索井下安装。?15.24的高强锚索的拉拔力需要>25.0t，设计选用Z2335树脂4支，正常情况下可以满足锚索的拉拔力。

①钻孔深度大于锚索有效长度（从托盘到锚索前端的距离）3-5cm。

②钻孔打好后，将选定的锚固剂轻轻推入钻孔，要确保不使锚固剂外壳破裂。

③用安装好垫圈和托盘的锚索，将锚固剂缓缓推入钻孔，直至推不动为止。

④将预先安装在钻机上的锚索搅拌器与锚索的尾部连接，快速搅拌锚固剂，搅拌锚固剂的同时钻机推力要最大。锚固剂搅拌时间为40-60s，搅拌锚固剂停止时要确保锚索托盘贴近岩面。

⑤锚固剂搅拌完毕10-15min后，用锚索涨拉器拉紧锚索，锚索预应力要达到8-10t。

4.结语

（1）预应力锚索支护技术突破了旧的支护形式和支护理论，用于井下巷道支护。锚索支护是对锚杆支护的有效补充。与普通锚杆相比，其显著特点是：锚索长度较长，能够锚入深部较稳定的岩层中去，锚索可施加高预应力，通过对被加固的岩体预先施加压力，限制围岩有害变形的发展，从而保持围岩的稳定。该项技术支护效果好，费用低，有待取代木支护，成为主要支护形式。

（2）此项技术在桃山矿的使用，应该说是支护技术上的又一次突破，对破碎顶板的支护，提供了安全生产的技术保障。

（3）与传统的矿用工字钢相比，锚索支护技术大幅降低了钢材和坑木的消耗，具有明显的经济效益。对于相同断面巷道，其支护成本大大低于矿用工字钢支护。

（4）锚索支护材料体积小、重量轻，减少了辅助运输量、运输环节及材料消耗，减轻了工人的劳动强度。支护作业全部采用机械化快速施工，将工人从繁重的支护作业中解放出来。锚索支护的巷道在回采过程中，简化了回采工作面端头支护工艺，明显改善了端头区域维护状况；保证了安全生产，有利于工作面的快速掘进，为矿井高产高效创造了良好的条件；同时在顶板管理、通风防灭火及辅助运输等方面减少或消除了安全隐患，极大地改善了安全生产环境。