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【摘 要】预应力锚索具有长度大、锚索端深入岩体、锚固力大等优点，在岩层稳定性差、巷道（确室）断面大、围岩压力大的情况下能提供强有力的支护手段。但这种支护方式要求设备多且重、施工复杂、劳动强度大、技术要求高，因而应用范围较为有限。
【关键词】小孔径；锚固锚索；技术研究
1.小孔径树脂卷快速锚固锚索的改性方向
小孔径树脂卷快速锚固锚索是在普通锚索的基础进行技术改造而成的。
1.1锚索主体
普通锚索采用3～4根7×φ5mm/钢绞线，因此要求锚索孔直径达100mm，钻孔难度大，而小孔径树脂卷快速锚固锚索采用单根7×φ5mm钢绞线，锚索孔直径在φ27～32mm，可大大降低施工难度。
在煤矿井下打φ100mm的钻孔须用地质钻机才能完成，设备体积大，搬运极不方便，钻孔操作困难；φ32mm的钻孔只需普通锚杆钻机就能完成，而且钻孔速度大大提高，6m长的钻孔约需30min就可钻成。
在锚索安装方面，单根钢绞线的锚索重量轻，井下运输方便，向钻孔推送只需一人就能完成，免去了普通锚索运输困难和需2～3人向岩孔送索的高强度劳动。
1.2锚固剂
普通锚索的锚固剂有水泥砂浆和快硬树脂两种，安装锚索时都需专用注浆泵向钻孔注浆，设备多，重量大，一旦注浆过程中出现异常情况（如排气管堵塞），须停止注浆，拉出锚索，重新推送，重新注浆。小孔径树脂卷锚索无须注浆，只在推送钢绞线时，先将1～2个树脂卷放入孔中，钢绞线推送到位后，用锚杆钻机带动钢绞线搅匀树脂即可，几十分钟乃至几个小时的注浆只用30s即可完成。
1.3锚索结构
普通锚索由3～4根钢绞线为主体，还需注浆管、排气管等辅助材料。这些辅助材料一般都须在地面组装好，在运输过程中很难保证不被损坏，而小孔径树脂卷锚索不用注浆，无须注浆管、排气管等，地面组装简单，井下运输和安装方便。
2.小孔径树脂卷快速锚固锚索的结构
锚索由钢绞线、毛齿、挡箍、垫板和锚具等组成。
2.1钢绞线
钢绞线是锚索承受、传递支护力的主体，小孔径锚索采用单根7×φ5mm冷轧钢绞线。钢绞线的长度视锚索孔深度而定，一般比孔深大0.5m即可。通常小孔径锚索长为5～8m。
2.2锚齿
锚齿的主要作用是打烂、搅拌树脂卷。另外锚齿也起到使锚索居中定位的作用，避免钢绞线偏靠孔壁一侧而影响锚固质量。锚齿的形式可多变，只要满足功能要求即可。锚齿是金属环与顶丝组合构成。锚齿可用螺栓或点焊的方式固定在钢绞线上，沿钢绞线锚固段200～300mm设一个锚齿。
2.3挡箍
挡箍的作用是在搅拌树脂卷、推送锚索过程中，挡住胶状树脂使之不能流出锚固端外。可选橡胶或塑料，内径能箍紧在钢绞线上为准，外径应略小于锚索孔径。
2.4垫板、锚具
垫板和锚具是锚索的外锚固端的受力部位。垫板宜采用l0mm厚的圆形或矩形钢板，巷道围岩较硬时也可采用普通锚杆的垫板。锚具须选购标准件。
3.锚索安装工艺
小孔径树脂卷快速锚固锚索的安装施工主要有三个环节，即凿孔、安装及张拉。
3.1凿孔
（1）按锚索设计的孔位、孔深和角度等，用锚杆钻机凿孔。
（2）凿孔到设计深度后，钻杆带着钻头在孔中镗几次，将孔壁上滋翘的石渣除掉，使孔壁光滑孔径不小于设计尺寸。
（3）成孔要直，45°角以下的孔要进行吹孔清理。
（4）当锚索在孔中推送、拔出顺畅自如时，视该孔为成孔；否则为不合格孔，应按“（2）”条进行清孔。此孔实在达不到要求，应错开原孔位打新孔。
3.2安装
（1）检查锚索锚固段结构是否完好无损，破坏、松动的部位要修整，生锈的部位要用刷子清除，沾染的污垢要冲洗干净，禁用折弯等不合格的锚索。
（2）送锚索前用锚索探孔，锚索在孔中推送、拔出自如后方可进行下一步骤，否则要处理钻孔。
向孔内送入树脂卷和锚索。先将树脂卷送入孔内，（按快慢性能顺序送入），后用锚索推送树脂卷至孔底。
3.3张拉
当搅拌安装达到凝固时间后（一般凝固时间设计为30min，若工程状况允许可延长些），就可以张拉了。
（1）将机具等安装连接好。
（2）垫实垫板，垫板平面要垂直于钻孔轴线，保证锚索受力在一条直线上。
（3）1人加压（操作手动或电动加压泵）、1人观看压力表、1人观察千斤顶及其周围情况，达到设计的预应力便停止加压，当出现其它异常情况（如系统漏油、压力突增突减、异常声音、垫板底部结构压坏等）暂停加压，回缸卸压、处理情况。
4.应用实例
邢台矿务局葛泉煤矿多年来锚喷、锚网支护技术应用的较好，锚喷、锚网巷道占有率70%以上，名列全局前茅。该项支护技术提高了巷道施工速度，支护成本相对经济，带来了可观的效益。但目前情况锚喷、锚网支护形式及参数还不能有效地解决压力较大、破碎带、交岔点等巷道的支护问题。这些地方还需依赖于木支架、金属支架等强硬的被动式支护方式，这将带来掘进量大、断面利用率低、支护成本较高等技术经济问题。解决这一技术问题，以1326工作面回采巷道支护为例，在原有较好的锚网支护技术基础上，引入锚网、快速锚索综合支护技术，把锚杆与快速锚索新技术有机地结合起来，解决l326工作面巷道支護问题，取代了木支架、金属支架支护形式，使该矿锚网支护及应用锚索新技术方面上一个新台阶，为全局推广使用做出榜样。
4.1地质条件简述
邢台矿区面积464km2，全矿区地质条件较为复杂，断层、陷落柱多，给矿区的井巷支护带来难度。可采煤层区域岩性大体一致，无大变化。煤层顶板、破碎带、断层带等区域代表性岩性为细砂岩、粉砂岩、中粒砂岩、砂页岩、野青灰岩等。其岩性的主要力学指标。
4.2支护施工
按支护设计方案进行施工。工作区域施工内容为两部分，一是迎头处的掘进和锚网施工；二是快速锚索施工。两项工作以互不影响的最小间隔为宜，一般在10m左右。共施工巷道l300m，转盘硐室一个，安装快速锚索260根。
4.3效果分析
锚索与锚网联合支护解决了葛泉煤矿巷道顶板、交岔点、破碎带等难支护区的支护问题，为葛泉矿乃至全局在应用锚索技术，解决疑难支护问题方面提供了新的手段。总结起来，快速锚索具有以下优点：
（1）施工速度快，承载快，更适用于需快速支护的工程。快速锚索，从打孔到张拉承载1h完成，这一过程比注浆锚索时间上缩短了5～7d。对于压力大、变形快、需快速支护的工程，快速锚索有明显的技术优势，为确保安全生产提供了技术保证。
（2）对围岩的适应性强，工程质量可靠。快速锚索用树脂卷锚固，锚固剂为粘稠状，凝固速度快，不会因围岩裂隙发育、破碎等原因出现漏浆、跑浆而造成锚固质量问题，上平巷破损带锚索试验证实了这一点。按施工程序要求进行，锚索锚固合格率达100%。
（3）锚网一锚索联合支护取消棚架支护，实现巷道锚杆（索）网支护一体化。在锚网支护难度大的区域，增加锚索支护手段，实行锚网、锚索联合支护，取代以往木棚、金属棚架等支护，使巷道断面保持一致，减少风阻，减少掘进量，整个巷道支护为锚杆（索）网一体化。
5.结束语
巷道支护稳定性好，安全性高。锚网、锚索支护与金属棚架支护方式对比分析看出：金属棚架支护属被动式刚性支护，压力显现大，巷道变形大。局部压力突出使棚架产生较大弯曲，而使整体棚架可能处于不稳定不安全状态；锚网、锚索联合支护结构属积极的支护体系，既有柔性特点使围岩释放部分应力，又能充分发挥自身强度，与围岩共同作用，使得支护结构安全稳定。锚网、锚索支护区域的巷道变形量小，变形均匀，变形趋于稳定的时间短。 [科]
【关键词】小孔径；锚固锚索；技术研究
1.小孔径树脂卷快速锚固锚索的改性方向
小孔径树脂卷快速锚固锚索是在普通锚索的基础进行技术改造而成的。
1.1锚索主体
普通锚索采用3～4根7×φ5mm/钢绞线，因此要求锚索孔直径达100mm，钻孔难度大，而小孔径树脂卷快速锚固锚索采用单根7×φ5mm钢绞线，锚索孔直径在φ27～32mm，可大大降低施工难度。
在煤矿井下打φ100mm的钻孔须用地质钻机才能完成，设备体积大，搬运极不方便，钻孔操作困难；φ32mm的钻孔只需普通锚杆钻机就能完成，而且钻孔速度大大提高，6m长的钻孔约需30min就可钻成。
在锚索安装方面，单根钢绞线的锚索重量轻，井下运输方便，向钻孔推送只需一人就能完成，免去了普通锚索运输困难和需2～3人向岩孔送索的高强度劳动。
1.2锚固剂
普通锚索的锚固剂有水泥砂浆和快硬树脂两种，安装锚索时都需专用注浆泵向钻孔注浆，设备多，重量大，一旦注浆过程中出现异常情况（如排气管堵塞），须停止注浆，拉出锚索，重新推送，重新注浆。小孔径树脂卷锚索无须注浆，只在推送钢绞线时，先将1～2个树脂卷放入孔中，钢绞线推送到位后，用锚杆钻机带动钢绞线搅匀树脂即可，几十分钟乃至几个小时的注浆只用30s即可完成。
1.3锚索结构
普通锚索由3～4根钢绞线为主体，还需注浆管、排气管等辅助材料。这些辅助材料一般都须在地面组装好，在运输过程中很难保证不被损坏，而小孔径树脂卷锚索不用注浆，无须注浆管、排气管等，地面组装简单，井下运输和安装方便。
2.小孔径树脂卷快速锚固锚索的结构
锚索由钢绞线、毛齿、挡箍、垫板和锚具等组成。
2.1钢绞线
钢绞线是锚索承受、传递支护力的主体，小孔径锚索采用单根7×φ5mm冷轧钢绞线。钢绞线的长度视锚索孔深度而定，一般比孔深大0.5m即可。通常小孔径锚索长为5～8m。
2.2锚齿
锚齿的主要作用是打烂、搅拌树脂卷。另外锚齿也起到使锚索居中定位的作用，避免钢绞线偏靠孔壁一侧而影响锚固质量。锚齿的形式可多变，只要满足功能要求即可。锚齿是金属环与顶丝组合构成。锚齿可用螺栓或点焊的方式固定在钢绞线上，沿钢绞线锚固段200～300mm设一个锚齿。
2.3挡箍
挡箍的作用是在搅拌树脂卷、推送锚索过程中，挡住胶状树脂使之不能流出锚固端外。可选橡胶或塑料，内径能箍紧在钢绞线上为准，外径应略小于锚索孔径。
2.4垫板、锚具
垫板和锚具是锚索的外锚固端的受力部位。垫板宜采用l0mm厚的圆形或矩形钢板，巷道围岩较硬时也可采用普通锚杆的垫板。锚具须选购标准件。
3.锚索安装工艺
小孔径树脂卷快速锚固锚索的安装施工主要有三个环节，即凿孔、安装及张拉。
3.1凿孔
（1）按锚索设计的孔位、孔深和角度等，用锚杆钻机凿孔。
（2）凿孔到设计深度后，钻杆带着钻头在孔中镗几次，将孔壁上滋翘的石渣除掉，使孔壁光滑孔径不小于设计尺寸。
（3）成孔要直，45°角以下的孔要进行吹孔清理。
（4）当锚索在孔中推送、拔出顺畅自如时，视该孔为成孔；否则为不合格孔，应按“（2）”条进行清孔。此孔实在达不到要求，应错开原孔位打新孔。
3.2安装
（1）检查锚索锚固段结构是否完好无损，破坏、松动的部位要修整，生锈的部位要用刷子清除，沾染的污垢要冲洗干净，禁用折弯等不合格的锚索。
（2）送锚索前用锚索探孔，锚索在孔中推送、拔出自如后方可进行下一步骤，否则要处理钻孔。
向孔内送入树脂卷和锚索。先将树脂卷送入孔内，（按快慢性能顺序送入），后用锚索推送树脂卷至孔底。
3.3张拉
当搅拌安装达到凝固时间后（一般凝固时间设计为30min，若工程状况允许可延长些），就可以张拉了。
（1）将机具等安装连接好。
（2）垫实垫板，垫板平面要垂直于钻孔轴线，保证锚索受力在一条直线上。
（3）1人加压（操作手动或电动加压泵）、1人观看压力表、1人观察千斤顶及其周围情况，达到设计的预应力便停止加压，当出现其它异常情况（如系统漏油、压力突增突减、异常声音、垫板底部结构压坏等）暂停加压，回缸卸压、处理情况。
4.应用实例
邢台矿务局葛泉煤矿多年来锚喷、锚网支护技术应用的较好，锚喷、锚网巷道占有率70%以上，名列全局前茅。该项支护技术提高了巷道施工速度，支护成本相对经济，带来了可观的效益。但目前情况锚喷、锚网支护形式及参数还不能有效地解决压力较大、破碎带、交岔点等巷道的支护问题。这些地方还需依赖于木支架、金属支架等强硬的被动式支护方式，这将带来掘进量大、断面利用率低、支护成本较高等技术经济问题。解决这一技术问题，以1326工作面回采巷道支护为例，在原有较好的锚网支护技术基础上，引入锚网、快速锚索综合支护技术，把锚杆与快速锚索新技术有机地结合起来，解决l326工作面巷道支護问题，取代了木支架、金属支架支护形式，使该矿锚网支护及应用锚索新技术方面上一个新台阶，为全局推广使用做出榜样。
4.1地质条件简述
邢台矿区面积464km2，全矿区地质条件较为复杂，断层、陷落柱多，给矿区的井巷支护带来难度。可采煤层区域岩性大体一致，无大变化。煤层顶板、破碎带、断层带等区域代表性岩性为细砂岩、粉砂岩、中粒砂岩、砂页岩、野青灰岩等。其岩性的主要力学指标。
4.2支护施工
按支护设计方案进行施工。工作区域施工内容为两部分，一是迎头处的掘进和锚网施工；二是快速锚索施工。两项工作以互不影响的最小间隔为宜，一般在10m左右。共施工巷道l300m，转盘硐室一个，安装快速锚索260根。
4.3效果分析
锚索与锚网联合支护解决了葛泉煤矿巷道顶板、交岔点、破碎带等难支护区的支护问题，为葛泉矿乃至全局在应用锚索技术，解决疑难支护问题方面提供了新的手段。总结起来，快速锚索具有以下优点：
（1）施工速度快，承载快，更适用于需快速支护的工程。快速锚索，从打孔到张拉承载1h完成，这一过程比注浆锚索时间上缩短了5～7d。对于压力大、变形快、需快速支护的工程，快速锚索有明显的技术优势，为确保安全生产提供了技术保证。
（2）对围岩的适应性强，工程质量可靠。快速锚索用树脂卷锚固，锚固剂为粘稠状，凝固速度快，不会因围岩裂隙发育、破碎等原因出现漏浆、跑浆而造成锚固质量问题，上平巷破损带锚索试验证实了这一点。按施工程序要求进行，锚索锚固合格率达100%。
（3）锚网一锚索联合支护取消棚架支护，实现巷道锚杆（索）网支护一体化。在锚网支护难度大的区域，增加锚索支护手段，实行锚网、锚索联合支护，取代以往木棚、金属棚架等支护，使巷道断面保持一致，减少风阻，减少掘进量，整个巷道支护为锚杆（索）网一体化。
5.结束语
巷道支护稳定性好，安全性高。锚网、锚索支护与金属棚架支护方式对比分析看出：金属棚架支护属被动式刚性支护，压力显现大，巷道变形大。局部压力突出使棚架产生较大弯曲，而使整体棚架可能处于不稳定不安全状态；锚网、锚索联合支护结构属积极的支护体系，既有柔性特点使围岩释放部分应力，又能充分发挥自身强度，与围岩共同作用，使得支护结构安全稳定。锚网、锚索支护区域的巷道变形量小，变形均匀，变形趋于稳定的时间短。 [科]