錨索在側(cè)壓巷道加固中的應(yīng)用探討
2015-07-02
0 引言
在礦山支護(hù)中，錨索支護(hù)具有錨固深度和強(qiáng)度大，能及時(shí)施加較大的預(yù)緊力等諸多優(yōu)點(diǎn)，已成為巷道加固不可缺少的重要手段，目前已普遍應(yīng)用于礦山巷道頂板加固。對于由于圍巖破壞而造成的巷道幫部鼓出等壓力顯現(xiàn)現(xiàn)象，通常使用錨桿加固或者重新擴(kuò)修套支剛性支架修復(fù)；而采用錨索加固方法阻止巷道受道側(cè)壓變形，預(yù)防圍巖壓力顯現(xiàn)是一次新的嘗試。本文介紹了采用錨索加固的方法處理該類問題的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐。
1 加固地點(diǎn)的基本情況
山東省兗礦集團(tuán)南屯煤礦-670泵房，位于井下-670m水平，埋藏深度720m，原為錨噴+剛性支架復(fù)合支護(hù)，泵房周圍巖性為中砂巖和粉砂巖，局部有灰質(zhì)頁巖夾層；頂部以上30m左右位置為3層煤底板，均為中砂巖和粉砂巖，賦存比較穩(wěn)定。受九采區(qū)9308采煤工作面采動(dòng)影響，泵房巷道出現(xiàn)明顯的兩幫嚴(yán)重變形等失修現(xiàn)象，泵房三岔點(diǎn)等大斷面位置出現(xiàn)了不同程度的裂紋，裂紋已經(jīng)延伸圍巖深部。
2 原因分析
造成泵房失修的原因是多方面的，其中采煤工作面采動(dòng)影響是主要因素。采煤工作面的采動(dòng)壓力通過煤層底板巖層傳遞給泵房周圍圍巖，而泵房巷道斷面大，錨噴支護(hù)的預(yù)變形量小，錨桿支護(hù)的有效范圍不超過2.0米；特別是三岔點(diǎn)跨度較大，圍巖應(yīng)力集中處，當(dāng)集中應(yīng)力不能有效的轉(zhuǎn)移分散，局部超過圍巖的承載極限時(shí)，就造成了泵房圍巖深部出現(xiàn)裂隙，直至發(fā)生開裂破壞等壓力顯現(xiàn)發(fā)生。
3 采取加固方案
通過以上原因分析，采用錨桿加固已經(jīng)起不到應(yīng)有效果，達(dá)不到圍巖深部；由于泵房設(shè)備較多而要求必須不能影響正常排水，采用支棚擴(kuò)修又很困難，最后嘗試采用錨索深部加固泵房圍巖。加固方案如下：
錨索采用規(guī)格φ20～22mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，錨索長度根據(jù)現(xiàn)場需要截取，長度為3.0～8.0m不等，錨索間距1.3～1.5m，外露端頭用400×400×20mmQ235A鋼板制作或采用鍛打工藝制造的碟形托盤（直徑300mm，中孔徑22mm，中厚、邊厚18mm，高度30mm）。每根錨索使用2～3卷CKB型樹脂錨固劑進(jìn)行錨固。錨索端部深入泵房兩幫穩(wěn)定巖層不少于1.0m。泵房交岔點(diǎn)處加固錨索根據(jù)實(shí)際長度可以按需截取，兩端采用托盤加固，中間可以不使用錨固劑。錨索在幫部呈“三花”形狀交替布置，錨索盡可能垂直巷幫，與巷幫夾角不小于60°（三岔點(diǎn)不小于40°），加固示意圖如下：
4 施工方法
等工作面采動(dòng)影響全部消除泵房圍巖穩(wěn)定之后，泵房圍巖沒有繼續(xù)變形的趨勢。把所需材料運(yùn)至泵房寬敞存放地點(diǎn)，施工地點(diǎn)5m范圍內(nèi)的設(shè)備管線必須采取保護(hù)措施，打眼使用頂置式風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)（或其它風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)）配備B19六棱中空合金鋼鉆桿打孔，打一個(gè)孔立即安裝錨索加固，每根錨索預(yù)應(yīng)力不少于80KN，錨固力不低于180KN；為了不破壞圍巖的強(qiáng)度，錨索間距不小于1.2m。上部鉆孔必須搭設(shè)腳手架，泵房交叉點(diǎn)加固錨索可以不使用錨固劑，特別注意的是鉆孔方向不能和裂隙方向一致，最好垂直或不小于35°的夾角。
5 施工效果及結(jié)論
5.1 施工效果 -670泵房采用錨索加固后，巷道兩幫沒有繼續(xù)開裂變形，基本保持現(xiàn)狀，滿足安全使用要求；后期該泵房又經(jīng)過九采區(qū)工作面的采動(dòng)側(cè)壓影響，巷道圍巖沒有再發(fā)生開裂變形失修，實(shí)踐證明采用錨索加固基本達(dá)到預(yù)期效果。
5.2 結(jié)論 ①通過兗礦集團(tuán)南屯煤礦-670泵房加固效果來看，對受側(cè)壓影響巷道采用錨索加固技術(shù)上可行，施工方案可取，取消了以前巷道擴(kuò)修帶來的大的工程量，減少了人力物力的投入，又提高了施工速度，值得進(jìn)一步研究和推廣。②施工過程中，采用風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)打眼時(shí)，由于鉆孔在幫部，鉆孔比較平直，鉆孔有一定難度；特別是深部鉆孔比較困難，鉆機(jī)不易向外排粉，鉆孔深度較大時(shí)容易改變方向，不好控制。如果使用頂置式鉆機(jī)打眼，頂置式鉆機(jī)必須改造，須設(shè)置可轉(zhuǎn)動(dòng)方向的固定底座或整體移動(dòng)的支撐平臺(tái)。③錨索加固適用于圍巖穩(wěn)定、變形裂隙不是太大太多的硬巖層（巖石普氏系數(shù)f≥3）。該加固方法適應(yīng)于加固范圍不大的局部范圍加固，大面積加固施工還有一定的困難。④采用錨索加固側(cè)壓巷道是經(jīng)驗(yàn)實(shí)踐方法，沒有經(jīng)過力學(xué)模型計(jì)算分析，許多參數(shù)還缺乏理論依據(jù)，還有待進(jìn)一步探索和完善。
