复合顶板条件下锚网索喷及注浆加固支护应用

2020-02-23杨旭东

江西化工 2020年2期

关键词：网索锚杆顶板

杨旭东

(山西阳煤集团碾沟煤业公司，山西阳泉 045000)

引言

锚网索喷及注资加固支护技术得到了成功的应用，增大断面后，行人通道更加宽敞，降低了进风巷风速，缓解了采面接替的紧张局面，创造了适宜的井下作业环境，保障了矿井生产的顺利进行和职工的人身安全。

1 复合顶板条件下锚网索喷及注浆加固支护技术概述

煤矿巷道掘进支护技术原料的选用直接影响着煤矿开采全程的安全指数。随着煤矿施工区域不断深入的发掘，煤矿巷道支护工作的难度系数也随之变大，规范相关煤矿巷道支护工作的安全性能达到标准要求。我国的煤炭开采工作已有多年之久，期间巷道支护形式也发生了多次的改革，例如，棚式支护、U型钢支护、锚杆支护、锚索支护等多种支护。因为开采成本的不断提升以及不同因素的影响，在对支护进行选择时要考虑多种因素的影响，选用符合要求并成本低的支护形式。

2 锚网索支护的优缺点

锚网索支护是煤矿巷道掘进中最常使用的支护方法，其具备以下四点好处：(1)劳动速率快。锚网索支护的施工速度符合当前矿井的施工速度要求，可以在较短的时间内完成施工工作，有效缩减施工时间。(2)支护效果强。锚网索支护的使用可以直接提升围岩的稳定性从而提高巷道围岩的强度，起到明显的支护作用，尤其是成层、含裂隙岩体都有相对较强的支护作用。(3)适用性强。锚网索支护可以根据不同的使用要求进行改变以达到适用的要求效果，例如，锚杆长度、间距、直径都属于可调式范围，其中结合锚索、梯子梁以及喷砼属于多数适用方式。(4)成本费用低。锚网索支护的使用符合煤矿巷道支护材料市场的商品价格。虽然锚网索支护具备以上四点好处，但其也具备一些使用劣势，如下：(1)支护范围有限。锚网索支护方式的使用性具有范围局限性，无法到达三软煤层支护的支护强度。(2)后续工作不可控。锚网索支护方式的使用使得巷道围岩活动具有一定的隐匿性，如果围岩失去稳定性，不易被人发现，但是顶板的不平衡性会造成大规模的脱落。

3 复合顶板条件下锚网索喷及注浆加固支护应用

3.1 加强施工现场管理，抓好锚杆锚网的安装质量

锚杆锚网索的使用要求在施工打眼前制定科学的方案，并严格按照打眼方案进行施工。方案制定的是要根据锚杆的科学数据要求制定，其中要求锚杆长度要大于锚杆打眼深度的50mm，误差在10mm范围内，以便于后续拖板和壁画的紧贴作用。同样要求锚杆锚网索的安装符合相关规定要求进行施工，预紧力符合科学数据，拖板和壁画的距离微乎其微。对于一些多变地带，根据当地的不同情况进行方案的调整使用。

3.2 锚网索联合支护

锚网索联合支护方式是巷道较为常用的支护方法，锚网索联合支护的机巷外围分为一、二部皮带机头交叉点，两者都是大断面，但前者的交叉点为四通交叉点，后者为三通交叉点，并且后者还具有33度的大倾角。使用锚网索联合支护方式的巷道会因为断面和巷道的错乱无章而导致巷道压力无法得到聚集。伴随施工深度的不断掘进造成巷道出现负面施工影响，例如，连接处处顶板下沉、底鼓严重、两端位移明显等现象。为避免上述现象的发生，在施工过程中通过对己16-17-22050机巷里面的两侧进行单体柱补打以及对顶板进行锚索梁补打以起到固化的效果。

3.3 边路抬棚支护

从利用锚网索支护方式的单一效果而言可以明显起到顶板的主动悬吊功能，但存在一定的局限性，不能对钢棚的上行起到有力的支撑作用，所以，边路抬棚支护方式可以作为钢棚上行的支撑作用。就工字钢棚的压力来源而言主要分为两种可能现象，一种可能性压力来源是在顶板和底板的垂直作用下，导致棚梁的压力过大。另一种可能性压力来源是在煤壁两边和煤壁以及施工区的横向作用下，导致棚腿的压力过大。所以，要改善棚侧帮压力，需要对工字钢棚梁两侧各距离1m的位置进行边路抬棚的设立，其中要求π型梁垂直为抬棚进行设立的施工方向，并设立一个单体柱位于抬棚梁和工字钢量的垂直处。依据常见的巷道巷高，选用伸缩距离在3.5m左右的单体柱为施工材料。“一梁三柱”抬棚方式是较为常用的抬棚方式，虽然此种抬棚方式较为常用，但其使用具有一定的局限性和负面影响，“一梁三柱”的抬棚方式会造成巷道侧帮压力提升，棚脚异形无法复原。而边路抬棚方式可以有效改善上述负面影响，确保抬棚不会出现上述问题。

3.4 支护强度抗压性分析

因为在巷道掘进过程中进行顶板锚网索支护方式可以明显缓解顶板围岩下降的现象，给后续的工作打下良好的基础保障，还可以较为明显的改善因顶板压力过大而导致的多数工字钢棚维修的问题，所以，对于顶板支护而言主动支护是较为理想的支护方式。要检测出抬棚实际量值和支护方式对棚架支护作用之间的影响程度数据，就要在操作面的上下两端用两种不一样的抬棚方式进行施工，各自保持一个月的工作状态，为保证检测数据的严谨性和实时性，在切眼外侧上下两段的30m左右设立一个监测系统，保证两端位置路基的一致性并对数据进行实时的记录，同时以五天为一个间隔点对巷道顶端进行近距离数据收集。实际操作方法有以下四步骤：(1)上端的第一个月只对两边路抬棚进行设立，不对中路抬棚进行设立。(2)上端的第二个月只对中路抬棚进行设立，不管两边路抬棚。(3)下端的第一个月对两边路抬棚进行设立，设立要求为循环式，并和中路抬棚进行交替式替换。(4)下端的第二个月两边路抬棚和中路进行单方向循环抬棚。

3.5 材料预处理

提前对材料进行预处理工作，要求相关企业对方案进行及时的调改，确保材料凝固时间和材料凝固后的压力得到显著降低。材料在运至施工现场后的首要工作是利用热风对材料进行预处理工作，确保材料在使用前的8小时之内都出去较高温度的状态，材料的预处理工作可以有效提高工作反应活性。通过测试井下实测可知45秒是注浆材料从A、B料混合开始到最终结果的时间间隔，所以90秒的时间可以保证材料达到理想的抗压能力。

3.6 打深孔二次补浆

打深孔二次补浆工作是与打浅孔注浆施工同时进行的，先进行打浅孔注浆，后在其后面约20到30m的位置进行打深孔二次补浆工作。由于深孔补浆处与浅孔的距离较近，为避免事故发生要求打孔的深度要高于顶板煤层和直接顶砂岩的关联点，第一次浅孔深度与第二次深孔封孔的距离相比，位置要略低一点。顶板中存在一些影响钻孔质量的因素，为避免顶板细小、繁多的因素影响以及施工过程对顶板的这一影响，要求所有深孔注浆孔都分为两次钻孔工程，第一次使用Φ35mm的钻头进行开孔工作，要求开孔深度与钻孔深度长度成正比关系，第二次使用Φ48mm的钻头进行扩展工作，要求钻头直径两侧为塌孔进行施工考虑，并确保扩孔的深度与封孔的深度相接近。在第一次浅孔注浆的影响下进行第二次顶板深度注浆可以有效降低漏浆现象的发生，因此，在第二次深孔注浆工作中可以对注浆流量和注浆压力进行适时的提升，但要求其数据在规定要求范围内，要求注浆压强在2.0MPa左右，注浆量控制在1800到2000kg范围内。浆液在较高注浆流量和注浆压力的作用下可以通过反应在顶板组成一个面积较大、系统较完善的结构，有利于实现顶板固护的作用。