锚网喷锚索联合支护在水泵房的应用

锚网喷+锚索联合支护在水泵房的应用

李敏

（龙煤集团鹤岗分公司富力煤矿，黑龙江鹤岗154103）

摘要该文根据富力煤矿水泵房所在深度及围岩岩性，分析了巷道受力状况，依据组合拱理论计算出支护参数。在井下采用锚网喷+锚索联合支护结构，取得了较好的经济效果。

关键词锚网喷+锚索联合支护水泵房

中图分类号TD354文献标识码B

1工程概况

富力煤矿－450m水泵房位于六水平，标高－450m，是六水平唯一的排水系统，日排水量1000m3/ d，使用寿命与矿井服务年限相同。设计宽度5．6m，高度6．0m，断面积31．3m2（见图1）。该泵房断面为直墙三心拱形，采用锚网喷+锚索联合支护结构。2010年3月施工，同年4月完工并交付使用至今状态稳定，支护效果良好

。

图1水泵房断面示意图

2地质条件及支护结构形式分析

2．1地质条件及应力分析

该大巷距地表垂深700m围岩，多为中砂岩、砂页岩，岩性中硬，较稳定。由于大巷距地表较深，矿压显现非常明显，压力很大，巷道变形严重。这给生产造成很大影响，以前传统的锚杆+喷碹支护形式已经不能适应深部巷道支护。

2．2支护结构方案分析

第一方案：锚网喷+砌碹联合支护结构，这种结构是先用锚网作临时支护，然后浇筑钢筋混凝土作为永久支护。

第二方案：锚网喷+U型钢支架组成联合支护结构，这种结构是先用锚网喷作临时支护，然后架设U29

*收稿日期：2011－07－28

作者简介：李敏（1969－），工程师，现龙煤集团鹤岗分公司富力煤矿一开拓区从事技术管理工作。型钢棚，再喷混凝土作为永久支护。

第三方案：锚网喷+锚索联合支护结构。这种结构按照让压———抗压相结合的原则，也采用两次支护。先用锚喷作为临时支护，二次用锚网喷+锚索作为永久支护。第一次支护时喷层要薄，要让支护体能够产生一定的变形，使围岩应力得以释放；同时支护体还必须有一定的刚度，待围岩稳定以后进行二次支护。这种支护结构主要是利用锚杆周围形成的锥形体压缩区彼此重叠联接，在围岩中形成有效的组合拱结构，从而可以提高支护结构的承载能力和稳定性。

根据水泵房围岩的状况，这3种支护方案都是可行的。采用第1种方案存在开挖量大、施工工艺复杂、施工工期长且围岩一旦破坏维修十分困难等缺点；第2种方案的不足之处主要在于施工难度大，巷道成本高，存在后期维修问题，不利于使用；第3种方案克服了前两种的不足，支护结构较理想，解决了后期维修问题，因此采用了第三种方案。另外从施工方便、材料消耗量及抗压能力大等要求出发，确定了水泵房选用直墙三心拱形断面，支护采用锚网喷+锚索联合支护结构。

3联合支护结构的设计及施工工艺

按照锚网喷组合拱支护原理，根据经验公式定出锚杆的参数：

3．1锚杆长度

L=N（1．1+B/10）

式中：B－硐室宽度，5．6m；

N－围岩稳定性影响系数，取1．1。

L=1．1ˑ（1．1+5．6/10）=1．77（m）=1770（mm）

最终确定锚杆长度为1．8m。

3．2锚杆间距

为确保安全，取锚杆间排距为1000ˑ1000（mm）。锚杆选用Φ20mm全螺纹钢高强度预应力锚杆，用CK 树脂锚固剂卷全长锚固，锚固力达60kN。

从目前－450m水平的其它巷道的变形情况看，仅用锚网喷支护的巷道矿压显现明显，底鼓严重，侧压大，有的巷道变形后已经严重影响了矿井的生产。而锚网喷+锚索联合支护的巷道变形很小，支护效果非常好。为防止大泵房变形破坏，影响排水系统，在锚网喷基础上再进行锚索支护。采用Φ17．5mm、长

6000mm的高强低松弛锚索，锚固力达到200kN。这样组合拱的实际承载能力就完全能满足要求。全螺纹钢等强锚杆和高强度低松弛锚索的技术性能参数分别见表1、表2。

表1锚杆技术性能参数

材质30MnSi

直径（mm）20ʃ0．1

截面积（mm2）314

屈服载荷（kN）≥131

抗拉载荷（kN）≥189

重量（kg/m）8．0

延伸率（%）≥15

螺距（mm）12ʃ0．2

表2锚索技术性能参数

材料1ˑ7钢绞线

直径（mm）17．5

截面积（mm2）240．4

强度（N/mm2）1860

最低破断载荷（kN）260

重量（kg/m）1．102

延伸率（%）≥3．5

在水泵房施工时，先拱顶，后两帮，最后卧底。硐室顶部开挖后，先安设第一遍锚杆，用Φ20mm、长1800mm的全螺纹钢锚杆，间排距1000ˑ1000（mm），再喷射50mm厚混凝土形成临时支护。水泵房上部成型后，再在两排锚杆之间按五花布置安设第二遍锚杆，锚杆规格及间排距同第一遍锚杆。随后挂金属网，安设锚索，锚索间排距2000ˑ2000（mm），最后喷射150mm厚混凝土。形成永久支护。两帮施工工艺同顶部。水泵房底部做基础，因此不进行全封闭支护。

4支护效果及经济效益分析

该硐室自完工至今已1年有余。由于设计合理，施工质量高，目前泵房非常稳定，结构完好。

施工后经成本测算，水泵房采用锚网喷+砌碹支护结构，494.92元/m3，采用锚网喷+U型钢支架联合支护，单价534.54元/m3，而采用锚网喷+锚索联合支护的结构，单价为478.73元/m3。该泵房为33m，掘进体积共1032.9m3。采用锚网喷+锚索支护需资金49.45万元，比采用锚网喷+砌碹支护节约费用1.67万元，比采用锚网喷+U型钢支架联合支护节约费用5.76万元。因此，该泵房采用锚网喷+锚索联合支护结构后，其经济效益是非常明显的。另外，采用此种支护结构施工方便，速度快，比采用前两种支护结构缩短工期近15d。因此该泵房采用锚网喷+锚索联合支护结构技术上可行，经济上合理。