管缝锚杆支护的破坏形式及改进措施

2014-03-23杨陆海

采矿技术 2014年6期

关键词：金属网托板孔口

林强，杨陆海

(陕西煎茶岭镍业有限公司，陕西汉中市 724300)

0 引言

管缝式锚杆安装简便，对锚杆超深无严格要求，对岩石表层加固能力强，锚固力不受爆破震动及围岩移动的影响，锚固岩体效果好，广泛应用于矿山井巷支护中。

煎茶岭镍矿自采用管缝式锚杆、管缝式锚杆加喷射砼支护工艺以来，取得了比较满意的效果。通过对8000多米锚杆支护巷道的统计，凡是按照要求进行支护的巷道，成巷率达98%以上，巷道稳定性好，保证了采掘生产的正常进行。

锚喷支护是以管缝式锚杆为主，喷砼只起到对锚杆间表面岩石进行局部支护和防止围岩风化破坏的作用。管缝式锚杆是通过管壁与围岩之间的摩擦力来提供对岩石的支护能力，它可以从巷道围岩的表面至围岩内部形成一个围岩加固圈，发挥围岩自身的承载能力，提高了围岩的整体稳固性。当围岩的变形压力大于锚杆与围岩的摩擦力时，围岩可在力的方向上产生滑移，从而起到让压，卸载的作用。同时，锚杆本身又是金属，也提高了围岩的抗剪能力。实践证明，管缝式锚杆、管缝式锚杆加喷砼支护在煎茶岭镍矿使用效果是良好的，但同时也发现其存在不少问题，亟待解决改进和完善。本文分两方面做以阐述。

1 管缝式锚杆支护的主要破坏形式

(1) 孔口处的破坏。在松软破碎围岩中，巷道围岩变形造成锚杆孔口处围岩脱落，使锚杆外璐，从而使锚杆部分或全部失去加固作用。

(2)两锚杆之间围岩脱落破坏。在不稳定围岩中开挖巷道后，在地压作用下，围岩有沿软弱结构面挤出、滑移、塌落之势。但鉴于岩体的力学性质，以及围岩的挤压，齿和、镶嵌作用，并不会立刻脱落。随着地压力的增大，两锚杆支间围岩所承受的拉力也在增加，其中间部位的拉应力为最大，因此，围岩首先从两锚杆中间部分破坏脱落，进而诱发周围岩石的冒落。

(3) 挂门帘式破坏。由于锚杆尾部没有固定金属网或金属带的装置，仅靠锚杆托板挤压金属网，因此，金属网与锚杆固定不牢，金属网与喷层形成挂门帘式破坏。

(4) 锚杆托板失效。锚杆尾部金属环由于安装时易被冲击破损，使托板失效，进而引起孔口处围岩提前破坏等。

2 管缝式锚杆支护的改进

按照常规的锚喷网支护工艺要求，首先用锚杆戴上锚杆托板压上金属网，金属网必须紧贴岩面布置，然后喷上100 mm左右的喷浆料，当喷砼层受到地压作用时，其外缘受拉力。众所周知，喷砼抗拉性能远不及抗压性能好，因此，喷砼的外缘会首先出现裂纹、开裂，直至喷砼脱落后金属网才能发挥作用。这种支护方式不能使喷砼、金属网和锚杆同时发挥作用，虽采用单层锚网喷支护，但围岩变形破坏时，喷砼、金属网和锚杆未能联合作用，仅能单一发挥作用，同时这种支护方式钢筋网抗拉性能好的特点未能发挥利用。

为了克服上述弊病，将目前使用的单环单托板管缝式锚杆更改成双托板管缝式锚杆。第一环仅固定托板，第二环可用于固定托盘及金属网或筋条带，两环间距根据喷层设计厚度而定，如图1所示。

改进后锚杆的作用有如下3个方面：

图1 管缝式锚杆支护的改进

(1) 快捷、准确检测喷浆质量。两环间距控制喷层厚度，可省去繁琐的钻孔检查法，测量喷砼厚度的工序，从而保证喷锚网支护喷层的厚度。

(2) 兼顾力学性能，增强支护等级。第一环固定托板，对围岩提供预压应力，改善孔口应力分布；第二环固定托板及金属网或筋条带，保证其处在喷层的边缘，充分发挥钢筋抗拉强度大、砼抗压强度大的特性，使喷层与金属网共同承受围岩应力作用，起到更好的支护效果。

(3) 降低围岩破坏，确保支护作用。由于安装第一环不受冲击，可使锚杆托板安装牢固，保证了支护质量。在进行锚喷支护时，视围岩具体情况，可先锚再初喷或先初喷再锚网，挂金属网后终喷把金属网完全埋没为止。这种结构的钢筋保护层厚度一般在6～15 mm，受力合理，可防止两锚杆之间围岩的脱落和改善孔口的受力状态，取得较好的支护效果。