錨網(wǎng)噴支護(hù)技術(shù)的研究分析

蔣慶飛

（淮北礦業(yè)集團(tuán)蘆嶺煤礦修護(hù)一區(qū)，安徽 淮北 235000）

0 引言

煤炭行業(yè)作為我國傳統(tǒng)能源的重點行業(yè)，其安全問題不容忽視，巷道的安全直接關(guān)系到煤礦的安全生產(chǎn)，如何選擇合適的支護(hù)方式便成為了保證煤礦安全生產(chǎn)，保障職工生命安全的關(guān)鍵問題。錨、網(wǎng)、噴聯(lián)合支護(hù)是通過錨入圍巖內(nèi)部的錨桿，克服巖石抗拉強(qiáng)度小的弱點，充分利用圍巖自身抗壓強(qiáng)度大的特點，在巷道周圍形成一個整體、穩(wěn)固的巖石支撐帶，從而達(dá)到維護(hù)巷道的目的，是一種積極的防御性支護(hù)方法。

1 錨網(wǎng)噴支護(hù)作用的機(jī)理

錨網(wǎng)噴支護(hù)既充分發(fā)揮錨桿的作用，又充分發(fā)揮噴射混凝土的作用。同時網(wǎng)使圍巖表面破碎圈完整化，使噴層平整均勻，同時增加抗彎、抗剪能力，并具有較高柔性和較大的變形量。錨網(wǎng)噴支護(hù)突破了一切舊的支護(hù)形式和支護(hù)理論，不是消極地支護(hù)已松動破壞的圍巖，而是積極主動地保持圍巖的完整性、穩(wěn)定性、控制圍巖變形、位移和裂隙發(fā)展，充分發(fā)揮圍巖自身的支承作用。即以護(hù)為主，支為輔，是加固松動圈而不是支護(hù)松動圈的一種較為合理且適應(yīng)軟巖變形特征的一種支護(hù)形式。錨桿將圍巖松動圈進(jìn)行加固，形成錨桿——圍巖同承載的組合拱，并可隨圍巖共同移動。軟巖支護(hù)中，噴射混凝土具有以下作用：

（1）及時封閉圍巖，防止風(fēng)化。

（2）改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)，提高強(qiáng)度，充填張開的節(jié)理、裂隙、固結(jié)圍巖，起到補(bǔ)強(qiáng)作用。

（3）起到柔性支護(hù)作用。噴射混凝土能和圍巖緊密地粘結(jié)在一起，在厚度不大時具有柔性，能隨圍巖一起位移，并在位移過程中產(chǎn)生支護(hù)反力。

（4）形成組合拱作用。噴射混凝土把破碎的巖塊聯(lián)成整體，形成承載結(jié)構(gòu)，從而隔絕深部圍巖進(jìn)一步變形，使其達(dá)到三向應(yīng)力狀態(tài)。

錨網(wǎng)噴支護(hù)的主要作用：

（1）擠壓加固作用。在錨噴支護(hù)作用的過程中，錨桿全長范圍內(nèi)防止了巖塊的錯動滑移，圍巖的變形受到抑制，且兩錨桿間的巖塊在約束力的擠壓下，產(chǎn)生成拱效應(yīng)，加以噴射混凝土也提高了巖體的黏結(jié)力，從而提高了圍巖的強(qiáng)度。

（2）組合、懸吊作用。在巷道圍巖中安裝錨桿，提高了頂板巖層的承載能力，有效地阻止了巖層的層間錯動，噴射混凝土與巖石的緊密黏結(jié)，提高了圍巖的承載能力。

（3）改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)。巷道爆破成型后，及時地噴射一層混凝土，將圍巖表面凸凹不平處填平，消除了因巖面不平引起的應(yīng)力集中現(xiàn)象，同時，能使鋼筋網(wǎng)緊貼巖面。

（4）抗變形能力。掛網(wǎng)后，可使松動的巖石不脫落，錨桿不外露，噴射混凝土使得圍巖形成一個自然拱，錨桿全長起到了錨固作用，鋼筋網(wǎng)提高了抗彎和抗大變形的作用。

2 施工工藝

施工的主要工藝流程如下：光面爆破→鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)(拱部)、安裝金屬管縫式錨桿→初噴混凝土→鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、安裝樹脂錨桿→復(fù)噴混凝土。其中，一次支護(hù)的工藝流程如下：光面爆破→敲幫問頂→清除浮巖→鉆鑿錨桿孔→鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)(拱部)、安裝金屬管縫式錨桿→初噴混凝土。進(jìn)行一次支護(hù)時，有以下幾點要求：①光爆后，要及時進(jìn)行臨時支護(hù)，盡量減少空頂時間，防止片幫、冒頂；②安設(shè)一次錨網(wǎng)后，要及時進(jìn)行初噴，以封閉圍巖，減少暴露時間，防止風(fēng)化；③初噴時，要將超挖處噴實填平，將硐室噴出半圓拱輪廓成形，為二次支護(hù)時鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)提供方便；④安裝管縫式錨桿時，在錨桿尾部綁上一根300mm 長的8# 鐵絲，并在初噴時將其露在噴層之外，作為二次支護(hù)時安裝樹脂錨桿的標(biāo)志和掛吊鋼筋網(wǎng)之用。一次支護(hù)初噴后只要巷道成形好，沒有明顯凹凸現(xiàn)象，二次支護(hù)時就相對容易得多。

在進(jìn)行二次錨網(wǎng)支護(hù)時，需要搭設(shè)工作臺，拱部鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)和安裝樹脂錨桿均需要在工作臺上進(jìn)行進(jìn)行二次支護(hù)時，要求如下：①鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)時，網(wǎng)片要緊貼初噴層面，使用一次支護(hù)時預(yù)留的鐵絲綁扎，網(wǎng)片間要求搭接240mm，并用網(wǎng)片邊緣的搭鉤相互連接牢。搭鉤可以用專用的折鉤工具折彎，鉤在相互搭接的網(wǎng)片邊緣，有效搭鉤要達(dá)到總數(shù)的60%以上。②鉆鑿錨桿孔時，采用Φ27mm 的鉆頭，孔深不小于1750mm，同時應(yīng)保證錨桿孔盡量垂直硐室輪廓線。③安裝樹脂錨桿時，錨桿插入后，必須及時旋轉(zhuǎn)桿體，以保證樹脂與固化劑充分拌和，保證錨固力。④錨桿托盤要緊貼鋼筋網(wǎng)片，并擰緊螺栓，將鋼筋網(wǎng)緊壓在初噴層面上。

3 影響軟圍巖錨網(wǎng)噴支護(hù)體系質(zhì)量的因素分析

3.1 錨桿材質(zhì)對支護(hù)質(zhì)量的影響

管縫式錨桿錨固力與材質(zhì)、錨桿直徑、圍巖硬度、爆破質(zhì)量、錨桿安裝方式及安裝質(zhì)量有關(guān)。管縫式錨桿用A3 鋼，厚2.75mm 的鋼板加工而成，設(shè)計拉斷力12t。A3 鋼本身抗拉強(qiáng)度低，一般為240kN/mm2。實踐檢測，H43mm、L1600mm 的管縫式錨桿在細(xì)砂巖中的初錨力為5t左右，在軟煤中小于1t，在軟巖中小于4t，一般2～3t。經(jīng)分析，就其受力而言，因軟巖(煤)的孔壁有一定的可壓縮變形量，從而對錨桿施加的徑向力小而造成。針對這一特點可采用增加錨桿布置密度來提高組合拱的支撐能力。從大量的錨網(wǎng)噴支護(hù)巷道的破壞情況分析，因錨桿材質(zhì)造成的破壞形式有下列幾種：

①錨桿拉斷。有受軸向力拉斷和偏心受力拉折斷等多種破壞方式。因錨桿銹蝕造成強(qiáng)度大大降低和桿體本身抗拉能力不足等造成。

②端頭擋圈拉脫。因圍巖移動量大而將擋圈拉脫造成網(wǎng)噴層離層而破壞。此種情況分析應(yīng)為擋圈未滿焊或焊接質(zhì)量不合格。上述問題可選用16Mn 鋼或20MnSi 鋼并經(jīng)特殊工藝處理制成高強(qiáng)度錨桿，其抗拉強(qiáng)度可由240kN/mm2提高到650kN/mm2。

3.2 網(wǎng)

實踐表明，真正將網(wǎng)拉斷很少見，多為施工質(zhì)量。一般從網(wǎng)連接處拉開，使支護(hù)體不完整，形成弱點、線，使圍巖產(chǎn)生移動空間而發(fā)生破壞。

①鉤連被拉開。

②施工時未連網(wǎng)或連網(wǎng)不合格，噴漿隱蔽而不易發(fā)現(xiàn)。

3.3 噴射混凝土

因噴層影響支護(hù)質(zhì)量主要有水泥質(zhì)量、配比、工藝等；工藝方面表現(xiàn)為初噴不及時或初噴過厚造成未及時封閉圍巖和噴層與圍巖固結(jié)不好，二次支護(hù)未執(zhí)行或執(zhí)行時間不合理

4 結(jié)語

錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)具有超強(qiáng)支護(hù)作用。經(jīng)過檢驗，該類巷道支護(hù)強(qiáng)度高，穩(wěn)定性強(qiáng)，節(jié)省了原材料，減少巷道維修工程量，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)掘進(jìn)速度快，既減輕了職工的勞動強(qiáng)度，又創(chuàng)造了安全的工作場所，安全效益顯著。

［1］陸士良，湯雷，楊新安.錨桿錨固力與錨固技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1998.

［2］周長巨.錨網(wǎng)、噴、索聯(lián)合支護(hù)在軟巖施工中的應(yīng)用[J].江西煤炭科技，2008，2(2).

［3］程良奎.巖土錨固研究與新進(jìn)展[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2005，24(21).