【摘要】針對(duì)山西高河能源有限公司E1305膠帶順槽綜掘施工，掘進(jìn)期間的地質(zhì)條件變化較大，頂板及圍巖局部較為破碎，裂隙極其發(fā)育，采用預(yù)應(yīng)力錨固高強(qiáng)度錨桿錨組合支護(hù)系統(tǒng)，來對(duì)巷道頂?shù)装搴蛢蓭瓦M(jìn)行支護(hù)，通過礦壓觀測(cè)，采用這一技術(shù)能夠?qū)ο锏绹鷰r變形得到很好的控制，從而提高了巷道的掘進(jìn)效率。
1.概況
山西高河能源有限公司3#煤層平均厚度為6.77～7.00m，傾角2～14°。煤層之上為泥巖偽頂，厚度0.54—0.9m，灰黑色，厚層狀，均勻?qū)永?，見大量植物化石；泥巖之上為粉砂巖—細(xì)砂巖泥巖直接頂，厚度0.90—1.46m，灰色—深灰色，中厚層狀，波狀層理，小型交錯(cuò)層理發(fā)育，含云母碎片，見少量植物化石；砂巖之上為16.50—18.50m厚的細(xì)砂巖老頂，灰色，中厚層狀，成份以石英為主，長(zhǎng)石次之，含云母碎片，平行層理，泥質(zhì)膠結(jié)，分選中等；煤層之下為直接底泥巖-粉砂巖，厚為0.72—2.04m，深灰色—黑色，中厚層狀，均勻?qū)永恚⌒徒诲e(cuò)層理發(fā)育，見大量植物化石；泥巖-粉砂巖之下為老底，為2.30—3.52m厚的中砂質(zhì)泥巖—細(xì)砂巖，灰色—灰黑色，成份以石英為主，長(zhǎng)石次之，波狀層理，含泥質(zhì)包體。
2.支護(hù)設(shè)計(jì)
E1305膠帶順槽開口位置位于E1305膠帶順槽停掘處，施工以方位角180°沿底板施工。E1305膠帶順槽斷面為矩形，掘?qū)?000mm，掘高3600mm，S（掘）=18m2；凈寬4800mm，凈高3500mm，S（凈）=16.80m2。
2.1支護(hù)形式
?。?）頂板支護(hù)：
錨桿桿體為高強(qiáng)度左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，規(guī)格為Φ22-M24-2400mm。錨桿布置方式為等間距布置，每排6根，間距900mm；中間錨桿全部垂直頂板布置，兩肩角錨桿與垂線分別不小于10°外斜布置，分距巷幫250mm，排距為900m。金屬網(wǎng)采用10#鉛絲制作，網(wǎng)格為50×50mm經(jīng)緯網(wǎng)，規(guī)格為5200×950mm（長(zhǎng)×寬），雙筋梯子梁：Φ14-6-900-4800mm。錨桿配件采用高強(qiáng)錨桿螺母M24×3，配合高強(qiáng)托板調(diào)心球墊和尼龍墊圈，采用弧形高強(qiáng)度托盤170×170×12mm。
錨固方式為樹脂加長(zhǎng)錨固，采用一支K2335和一支Z2360型樹脂藥卷錨固。錨索材料為Φ18.96mm，高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，長(zhǎng)度8300mm，鉆孔直徑30mm，采用一支K2335和兩支Z2360低粘度樹脂藥卷錨固。錨索托盤采用300mm×300mm×16mm高強(qiáng)度托板及配套鎖具。錨索布置為間排距為1600×1600mm，隔排3根布置，打設(shè)于錨桿架間。
?。?）兩幫支護(hù)：
錨桿形式和規(guī)格為桿體為高強(qiáng)度左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，規(guī)格為Φ22-M24-2400mm。錨桿布置方式為等間距布置，每排每幫5根，間距800mm；中間錨桿全部水平布置，幫上、下部錨桿分別上、下斜10°布置，距頂、底板分別為200mm，排距為900m。錨桿配件采用高強(qiáng)錨桿螺母M24×3，配合高強(qiáng)托板調(diào)心球墊和尼龍墊圈，采用弧形高強(qiáng)度托盤170×170×12mm。錨固方式采用一支K2335和一支Z2360型樹脂藥卷錨固。金屬網(wǎng)采用10#鉛絲制作，網(wǎng)格為50×50mm經(jīng)緯網(wǎng)，規(guī)格為3500×950mm（長(zhǎng)×寬），梯子梁：Φ14-3-800-1800mm如圖2所示。
3.施工工藝
3.1頂錨桿施工工藝
?。?）標(biāo)眼位：臨時(shí)支護(hù)將頂、迎頭背實(shí)絞牢后，根據(jù)設(shè)計(jì)位置利用卷尺或等桿標(biāo)定眼位，并把眼口刨平。
?。?）打眼：扶鉆工用左手抓住處于直立狀態(tài)的錨桿機(jī)護(hù)手板，右手將1.2m鉆桿插入鉆機(jī)夾盤，操作者抓緊錨桿機(jī)T型把手，然后順時(shí)針旋轉(zhuǎn)支腿控制鈕，直到鉆尖對(duì)準(zhǔn)眼位，然后慢慢給馬達(dá)控制板機(jī)加壓，當(dāng)鉆尖鉆入頂板后，操作者用右手拇指逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)水控制閥，鉆桿同時(shí)溢水沖涮清孔，鉆孔到位后，下縮鉆機(jī)并關(guān)水。如此完成2.4m鉆桿打眼。
?。?）安裝錨桿：先把托板、尼龍墊、球墊螺母及攪拌帽安在桿體上，再把2支樹脂藥卷依次裝入鉆孔并用桿體將藥卷送到孔底，然后邊推進(jìn)邊攪拌，攪拌時(shí)間控制在15—20S，中途不得間斷，直到將錨桿送入孔底。
（4）緊固錨桿：卸下攪拌器，等待1分鐘，待驗(yàn)收員量取中線調(diào)整梯子梁位置，退下攪拌帽后使用鉆機(jī)旋緊螺母。
?。?）施加預(yù)緊力：接通風(fēng)動(dòng)錨桿預(yù)緊扳手或倍力板手逐一對(duì)頂錨桿施加預(yù)緊力至規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
3.2幫錨桿施工工藝
?。?）刷幫：人工采用洋鎬或尖棍把待支護(hù)兩幫進(jìn)行刷齊、刷平（片落形成的塌陷隨平）。
?。?）鋪聯(lián)網(wǎng)：并將幫頂幫網(wǎng)片按規(guī)定合理搭接、扣扣相聯(lián)。
?。?）打眼：標(biāo)出幫眼位，一人將鉆桿對(duì)準(zhǔn)眼位與風(fēng)鉆，然后放開鉆桿，打眼時(shí)，有一人操作風(fēng)鉆一人在一側(cè)用管對(duì)準(zhǔn)眼位灑水。另一人操作風(fēng)鉆將幫眼打設(shè)至規(guī)定要求并清凈眼底煤粉。
?。?）安裝錨桿：刨平眼口并把攪拌帽擰在桿體上，再把樹脂藥卷裝入鉆孔，安好梯子梁后用錨體將藥卷送入孔底，然后邊推進(jìn)邊攪拌，直到將錨桿送入孔底。
?。?）緊固錨桿：卸下攪拌器，等待1分鐘，拆下攪拌帽待驗(yàn)收員量取腰線調(diào)整梯子梁位置，帶全錨桿附件并使用風(fēng)動(dòng)錨桿預(yù)緊扳手或倍力板手逐一對(duì)幫錨桿施加預(yù)緊力至規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
?。?）破碎、幫部片幫嚴(yán)重，則幫部錨桿（索）緊跟工作面打設(shè)。
3.3錨索施工工藝
?。?）鉆孔：人員站在留煤臺(tái)階上，一人扶鉆機(jī)并接長(zhǎng)鉆桿，一人負(fù)責(zé)操作鉆機(jī)。兩人密切配合按頂錨桿打眼工藝逐根接好鉆桿將鉆孔打設(shè)到要求，然后下縮鉆機(jī)逐根卸下鉆桿。
?。?）安裝錨索：按序?qū)?根樹脂藥卷裝入鉆孔，并用錨索將藥卷送到孔底后，用攪拌器將錨索與鉆機(jī)連接起來并擰緊載絲，1人扶鉆，保持鉆機(jī)與鉆孔成一直線，一人開動(dòng)鉆機(jī)邊推進(jìn)邊攪拌將錨索送入孔底，等待2分鐘后回落鉆機(jī)，卸下攪拌器。
?。?）漲拉錨索：待樹脂藥卷錨固至少20分鐘后，在錨索下搭設(shè)牢固工作臺(tái)。依次安裝好托板、球型墊及鎖具，并使它們緊貼頂板。然后掛上漲拉千斤頂，另1人微動(dòng)油泵至壓力表讀數(shù)為2Mpa后停止?jié)q拉，待人員全部撤至被漲拉錨索下方半徑5m以外后，負(fù)責(zé)開泵人員方可繼續(xù)漲拉。待油泵讀數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)緊力250KN以上停止?jié)q拉，2人上至工作臺(tái)卸下漲拉千斤頂。若漲拉千斤頂行程不夠時(shí)，必須停止?jié)q拉，兩人扶住千斤頂，將千斤頂回零，然后按上述方法繼續(xù)漲拉到規(guī)定要求。
4.礦壓觀測(cè)方法
對(duì)E1305膠帶順槽掘進(jìn)期間預(yù)應(yīng)力錨固高強(qiáng)錨桿錨索組合支護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了全面的礦壓觀測(cè)。在E1305膠帶順槽中，每個(gè)測(cè)站包括2個(gè)表面位移監(jiān)測(cè)斷面，1個(gè)頂板離層監(jiān)測(cè)斷面，一個(gè)錨桿受力監(jiān)測(cè)斷面。
?。?）巷道表面位移測(cè)站每隔30m安設(shè)一組：采用十字布點(diǎn)法，安設(shè)表面位移監(jiān)測(cè)斷面。
在頂?shù)装逯胁看怪狈较蚝蛢蓭退椒较蜚@φ29mm，深380mm的孔，將φ29mm長(zhǎng)400mm的木樁打入孔中，并在木樁端部安設(shè)測(cè)釘，兩監(jiān)測(cè)斷面沿巷道軸向間隔0.6-1.0m。
在頂?shù)装逯胁看怪狈较蚝蛢蓭退椒较蜚@φ29mm，深380mm的孔，將φ29mm長(zhǎng)400mm的木樁打入孔中，并在木樁端部安設(shè)測(cè)釘，兩監(jiān)測(cè)斷面沿巷道軸向間隔0.6-1.0m。
4.1巷道變形規(guī)律
在E1305膠帶順槽掘進(jìn)過程中對(duì)巷道的表面位移，頂板離層，錨桿受力情況進(jìn)行了觀測(cè)。經(jīng)過3個(gè)月的觀測(cè)，基本上掌握了礦壓的變化規(guī)律，通過分析，整理數(shù)據(jù)如表1所示。
表1E1305膠帶順槽掘進(jìn)過程中巷道圍巖的變化情況
測(cè)站 移近量/mm最大移近速度/mm.d-1 穩(wěn)定移近速度/mm.d-1
兩幫頂?shù)装?span id="mwiweur" class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 兩幫頂?shù)装?span id="kholczv" class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 兩幫頂?shù)装?/div>
1 29.3 20.41 15.26 8.26 0.3 0.07
2 24.6 15.75 7.83 6.23 0.06 0.07
3 18.23 12.36 3.24 4.79 0.06 0.07
4 15.71 8.92 2.16 3.20 0.06 0.07
5 25.8 6.47 3.78 2.86 0.06 0.07
6 22.64 8.52 7.49 3.02 0.06 0.07
通過對(duì)表1監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的觀測(cè)可以得出，E1305膠帶順槽預(yù)應(yīng)力錨固高強(qiáng)錨桿錨索組合支護(hù)在巷道掘進(jìn)過程中礦壓有如下特征：
?。?）E1305膠帶順槽采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)錨桿錨索有效的控制了巷道表面位移，兩幫的最大移近量為29.3，最小移近量為15.71，頂?shù)装宓淖钜平繛?0.41，最小移近量為6.47。
?。?）頂板離層監(jiān)測(cè)表明，錨固區(qū)內(nèi)外頂板巖層位移之和最大為15mm，實(shí)踐證明采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)錨桿錨索支護(hù)是合理的。
?。?）錨桿受力情況為在巷道的兩幫及頂板處進(jìn)行了拉拔測(cè)試。兩幫的錨桿端的錨固力大于60KN，而頂板錨桿的錨固力大于120KN，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度錨桿錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在E1305膠帶順槽的應(yīng)用，使得巷道圍巖變形量小，從而使巷道頂?shù)装寮皟蓭偷陌踩禂?shù)顯著增加。
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