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3树脂锚杆支护快速施工工艺3.1树脂锚杆支护快速施工工艺3.1.1爆破锚杆支护在任何时候都存在一个在破岩的同时如何保护围岩的问题。这是锚杆支护的工艺技术基础，也是锚杆支护能否成功的关键。因为爆破成形不好，直接降低围岩强度，不利于锚杆托板与顶帮密贴，锚杆受力条件变差，围岩加固强度减小，强化程度变低，减弱了它的抗外载能力，直接影响巷道维护效果。“三软”煤层因采用传统的爆破工艺，掘进巷道成形较差，片帮严重。采用“预留爆破，手镐成形”的方法，能够实现既爆破围岩又保护围岩的目的。所谓“预留爆破，手镐成形”就是在爆破图表设计时把炮眼布置成倒梯形，以巷道宽度4.2m的断面为例，上边眼距帮250㎜，下边眼距帮800～1000㎜，其它边眼在这两个边眼的连线上，边眼间距650㎜。巷道中部向上的炮眼深度800㎜，向下的1500mm。装药时，孔深800㎜的装药300g，孔深1500㎜的掏槽眼装药600g，其余炮眼装药450g。采用这样的爆破图表施工，爆破后巷道断面成倒梯形，上部巷宽接近巷道毛断面宽度，下部宽度比巷道毛断面宽度小1400～2000㎜，一侧预留700～1000㎜。预留的松动煤体，利用其残余强度保护巷道轮廓线处的煤岩体的完整稳定。在需要支护时，再用风动铲将预留松动煤体刷大到巷道设计断面尺寸。700～10002800～2200700～1000图5“三软”煤层预留爆破后的倒梯形巷道断面对于中硬的煤层，坚固性系数f=1.5～3，采用修边爆破的方法来控制巷帮成形。修边爆破的实质就是增加帮眼数量，缩小帮眼间距和抵抗线距离，适当减少装药量。设计爆破图表时，要求帮眼口距巷道轮廓线150㎜，眼底落在巷道轮廓线上。帮眼间距300～350㎜，与辅助眼的抵抗距离450～500㎜。顶眼距顶板200～250㎜，眼距500～600㎜。在钻孔深度掏槽眼和底眼2000㎜，其它眼1800㎜时，按以下装药量装药：顶眼300g，帮眼150g。辅助眼600g，掏槽眼和底眼750g。采用这种方法能够减少炮震裂隙，使煤帮整齐稳定，为锚杆支护奠定基础。3.1.2打眼3.1.2.1打眼的顺序和原则（1）、锚杆支护巷道落煤（岩）后，迎头达到可以进行顶板锚杆支护的高度时，必须立即进行顶板支护，巷道顶板锚杆支护必须紧跟迎头施工，不得为了网的压茬而使迎头一排锚杆虚设。如两帮稳定、不片帮，帮锚杆施工可适当滞后一段距离，但滞后距离和最大空帮时间必须在作业规程、措施中明确规定。（2）、顶锚杆必须逐排由外向迎头顺序施工，每排内锚杆必须由中间向两帮顺序施工，必须采用快速安装工艺钻孔、搅拌、安装，应尽可能减少顶板空锚时间。严禁采用一次性将所有钻孔打好，再一次性安装锚杆的方法施工。（3）、施工锚杆孔要兼顾以下问题：顶部永久支护锚杆必须紧跟迎头，且逐排向迎头施工，距离迎头的最大控顶距离不得超过1个循环进尺加300㎜的距离。每个循环支护工作完成后，紧靠迎头的一排顶部锚杆，距迎头的最大控顶距离不得大于1/2个锚杆排距，不得小于200㎜；巷道顶板最外侧锚杆距帮不大于300㎜，不得小于200㎜；两帮最上端锚杆距顶不大于300㎜，不得小于200㎜；Ⅲ～Ⅴ类围岩巷道两帮墙基锚杆距底板不大于300㎜，该锚杆宜向底板倾斜，其倾斜角度应在支护设计中作出规定，倾斜锚杆宜与异形托板配套使用，以提高锚固效果。锚杆必须推到孔底，螺母外锚杆丝扣长度应在10～40㎜之间。安装撅顶道的顶部锚杆螺母丝扣外露宜在30～40㎜，便于装撅顶道吊环。撅顶道吊环使用螺母厚度不得低于25㎜，安装时必须上满丝。（4）、顶板锚杆眼施工时，一般换钎子次数不应超过1次。顶板锚杆眼施工一般可按下列快速方法施工：如图4，第1次打锚杆眼将锚杆机放在断面中间，一次成孔，（接着一次性快速安装锚杆）；第2次将锚杆机放在右帮位置21下方（也可以放在左帮位置21’下方），用约1.2m的短钎子分别打21、22号眼孔，换长钎子再分别打22、21号眼孔。这样打1排锚杆眼少挪两次钻机。据统计，每少挪1次钻机平均可节省时间2min，按1个循环进尺1.6m，两排锚杆计算，每循环可节省时间8min。每天节省挪钻机时间在24～30min。如果巷道断面较大，应安排多台锚杆机施工，挪锚杆机的原理是相同的，次数减少，既节省了时间，又避免了多台钻机互相影响。22’21’12122图6锚杆钻孔施工示意图3.1.2.2打眼的其它原则顶板锚杆孔宜采用功率大、性能优越的锚杆钻机或7655改进型、7665凿岩机钻孔，f≤7的巷道顶板（拱顶部分）锚杆必须采用锚杆机施工，帮锚杆宜采用功率大、性能优越的帮锚杆机或风煤钻钻孔；钻孔前，应根据设计要求确定孔位，做好标记；锚杆间排距误差不超过±50㎜；锚杆角度误差不超过±5；锚杆孔深度误差0～50㎜；施工锚杆孔所用的钻杆长度不得大于所用锚杆的长度；锚杆孔内的煤岩粉必须吹干净，不得有积水；由于煤帮锚杆孔含水或湿润对树脂锚杆的锚固效果有一定的影响，帮锚杆孔可采用干打外喷方式施工，但必须确保外喷降尘效果。打眼时还要考虑锚杆安装的实际情况而确定锚杆位置：顶板锚杆安装顺序应为先中间、次低凹处，最后安装其它锚杆。两帮锚杆（使用钢带或钢筋梯梁的）安装顺序应为先上部、次低凹处，最后安装其它锚杆。对于松软煤层，煤帮锚杆安装应先上部后下部。顶板和两帮的锚杆安装顺序应为先顶板，后两帮。3.1.3锚杆安装锚杆安装过程中应严格按树脂药卷说明书上规定的搅拌、等待时间等安装方法操作，向孔中送树脂药卷时，应轻轻将药卷试送到孔中。当使用两种胶凝速度的树脂药卷时，应将胶凝速度快的放在前面，胶凝速度慢的放在后面。每个锚杆眼中不得应用两卷及以上双速药卷。应将树脂药卷缓慢匀速地推到眼底后，方可转动机械边旋转边匀速上推，边旋转边匀速上推到眼底的时间一般占总搅拌时间的70%，推到眼底后继续搅拌，其时间一般占总搅拌时间的30%。待树脂药卷搅拌后一段时间、树脂锚固剂已具有锚固能力后方可开始紧固螺母。紧固螺母时，应使螺母扭矩达到规定扭矩要求。锚杆安装时，应使锚杆穿过钢带或钢筋梯梁控制孔和金属网，锚入顶板后，应将钢带或钢筋梯梁和金属网压紧，贴实顶板。同时还应避免以下错误操作方法：正错错确误误12图7安装锚杆正确、错误操作示意图（1）、错误1：树脂药卷未推至眼底，在眼孔口即开始搅拌，致使锚杆眼壁上沾满树脂药剂，影响锚固效果。（2）、错误2：树脂药卷被快速推至眼底，致使锚杆穿进树脂药卷的药包中，俗称“穿糖葫芦”，影响锚固效果。安装锚杆的规定：（1）、锚杆托板与螺母之间必须使用减摩垫圈。（2）、顶板及Ⅲ～Ⅴ类围岩巷道巷帮锚杆支护必须采用快速安装工艺安装。（4）、托盘应紧贴钢带、网或巷道围岩表面，锚杆托板处及周围50㎜范围内的浮煤矸必须找掉、找平、找实。（3）、螺母的拧紧必须采用锚杆钻机、7655改进型凿岩机、风煤钻、气板机等机械设备进行，且必须对锚杆螺母进行二次紧固，以保证螺母扭矩符合规定要求。螺母扭矩按锚杆直径分，Φ≤16㎜，100N·m≤扭矩≤150N·m；Φ＝18㎜，120N·m≤扭矩≤150N·m；Φ≥20㎜，150N·m≤扭矩≤200N·m。其螺母扭矩大小、二次紧固时间应在作业规程、措施中明确规定。（5）、网规格、联网方式必须在规程措施中明确规定，采用压茬联接方式的压茬宽度应保持在100～200㎜范围内，并用铁丝双排扣连接，且将网拉紧压实，紧贴巷道围岩表面。有条件用锚杆托盘压网的必须采用锚杆托盘压网；采用不压茬联接方式的，其网与网之间必须通过自身连接或用铁丝连接形成整体。联网材料必须采用不低于14#双股铁丝联接，联接点间距不大于200㎜。（6）、作为支护的锚杆安装达到规定的螺母扭矩后，不得为网的压茬等原因卸下螺母重新安装。3.2树脂锚索支护施工工艺煤巷树脂锚索支护主要是指应用直径15.24mm、17.8mm的小孔径钢绞线进行加强支护的技术。原有的理论认为，煤巷锚索支护的主要作用是将下部不稳定岩层悬吊在上部稳定岩层中，用悬吊理论进行支护设计。经过研究、试验提出，煤巷锚索支护的主要作用是通过锚固段与锚索托板之间的作用对巷道上方不稳定岩层起到挤压加固作用，而悬吊作用仅仅起到次要作用。一般情况下，尤其是地质条件比较差、巷道变形比较大的区域，锚索主要应该起到预防性挤压加固作用，不宜仅仅起到悬吊作用，一旦锚索仅仅起到悬吊作用，悬吊的重量一般都很大，将是很危险的，因此，锚索的施工时间应很好把握。为了弥补锚索低延伸率的弊病，在锚索托板里面可垫一块湿柳木托板。常规情况下顶板越好的情况下，锚索的张拉力相对较小；顶板越差的情况下，锚索的张拉力相对应大些，最好应相应增加托板面积。树脂锚索支护施工工艺与树脂锚杆施工工艺相近，但小孔径预应力锚索施工应遵循以下原则：（1）、必须采用锚索钻机或锚杆钻机钻孔。（2）、锚索孔深度误差-100～0㎜。锚索间排距误差不超过±150㎜。（3）、锚索应垂直于顶板或巷道轮廓线布置，角度误差不超过±5°。（4）、钢绞线必须推到孔底，尾部露出锁具不得小于150㎜，不得大于250㎜。距巷道底板小于1.8m时应加防护套。（5）、锚固外端至锁具的钢绞线自由段长度不小于3m。（6）、锚索施工后，必须适时对锚索进行检查，发现预紧力不足应及时进行二次张拉。（7）、采用树脂锚固锚索的锚固位置不得选择在含水层中。（8）、锚索必须滞后迎头五分之四个排距布置，但距迎头最大距离不得超过2个锚索的排距。3.3影响树脂锚杆、锚索锚固效果的几个不容忽视的因素3.3.1不同直径锚杆螺母扭矩指标在煤巷锚杆支护实践中，从锚杆托板的初始锚托力（用液压枕监测）可以发现，对不同直径的锚杆而言，虽然螺母扭矩相同，但锚杆托盘的锚托力有明显差异。经过实验室试验和推断可以得出以下曲线，见图8。从图中可以看出，对于不同直径的锚杆来说，相同的螺母扭矩所获得的锚杆托板的锚托力不同，若不考虑其它因素的影响，直径越小，初始锚托力越大，直径越大，初始锚托力越小。1—Φ20锚杆2—Φ18锚杆3—Φ16锚杆4—Φ14锚杆图8不同锚杆直径的扭矩与初始锚托力关系曲线051015202550150100Rl1234托板初始锚托力/kN螺母扭矩/N.m3.3.2二次耦合支护时间煤巷二次耦合支护一般指在松散破碎围岩煤巷用锚杆初始支护后的锚索、锚注加强支护。由于这两种支护的特殊性，要使煤巷二次耦合支护达到预期的效果，必须给出恰当的二次耦合支护最佳时间。目前应用的钢绞线为直径15.24mm的标准型，此种钢绞线的延伸率仅为3.5%，显然，它不适应较大变形的情况。因此，在掘进工作面过早支护会因巷道围岩的大变形而造成钢绞线被拉断；太迟支护会造成锚杆锚固段与锚索锚固段之间的岩层离合。实践证明，在围岩表面与锚杆锚固段之间岩层急剧变形期内，锚索不宜支护；在围岩表面与锚杆锚固段之间岩层变形由急剧向缓慢变形转化时，是锚索的最佳支护期，见图9。图9二次藕合支护时间的确定dmax0围岩最大变形量TGtGt时间围岩变形量3.3.3锚杆、锚索二次补强的时间和强度经过现场监测发现，不论应用锚杆钻机或气扳机对锚杆螺母实施的扭矩多大，不论锚索张拉力多大，经过一段时间后，锚杆螺母扭矩和锚索托板的锚托力都经过一个急速下降期、快速承载期和缓慢承载期的过程，甚至有的锚杆的锚托力、螺母扭矩会下降到零，见图10、图11。为了防止锚杆、锚索的锚托力在急速下降期带来的被动承载，在煤巷锚杆支护设计时，要求必须给出锚杆螺母的二次紧固、锚索的二次张拉的明确时间和指标。设计时，一方面应考虑到给锚杆、锚索一定的变形、稳定时间，另一方面在不让锚杆、锚索的锚托力下降到最低点且具有一定锚托力的情况下，适时进行锚杆螺母的二次紧固、锚索的二次张拉，以保证锚杆、锚索自安装后自始至终都有适当的锚托力。补强的强度必须高于初期强度。图10、图11中的S1、S1’是没有采取补强措施的锚杆、锚索锚托力变化曲线；S2、S2’是采取补强措施的锚杆、锚索锚托力变化曲线。图10锚杆锚托力变化曲线l(kN)t(d)l1S2S1to图11锚索锚托力变化曲线l(kN)t(d)l1′S2′S1′T′t0′3.3.4锚杆螺纹钢的螺纹曲线、齿形和齿高