錨網(wǎng)支護巷道錨桿、錨索斷裂原因及預防措施

胡圣峰+宋林

摘 要：錨網(wǎng)支護作為一種經(jīng)濟有效的巷道支護方式，在煤礦巷道中已得到廣泛應用，但由于煤礦井下地質(zhì)條件的復雜性和多變性，斷錨、斷索現(xiàn)象時有發(fā)生，對安全生產(chǎn)及人員生命構成威脅。通過分析施工巷道斷錨、斷索原因，提出了相應的防范措施。

關鍵詞：錨網(wǎng)支護；錨桿（索）；斷裂原因；防范措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.058

1 概述

崔莊煤礦23下06工作面是二采區(qū)（3下）采區(qū)東翼開采的第五個工作面，工作面采用走向長壁后退式采煤法綜采放頂煤工藝開采，機采高度2.4m，放頂煤高度1.72m，煤層傾角平均13°，結(jié)構簡單，煤層普氏硬度系數(shù)f=2.0-2.5，且不同部位質(zhì)量差異比較小。就勘測數(shù)據(jù)來看，工作面部位煤層均在4.12m左右，走向共724m，且傾斜長139m。其中，頂板厚泥巖共2.91m，中砂層厚8.75m。

2 巷道斷面及支護參數(shù)設計

23下06工作面運輸設計成沿著煤層底板逐步掘進，斷面為矩形形狀，寬度為3.6m、高度為2.5m，凈斷面積為9㎡。為提高煤層頂板穩(wěn)固性，作業(yè)時選擇用錨索、W鋼帶、錨桿以及金屬網(wǎng)進行聯(lián)合支護。要求每排至少設置5根頂錨桿，間距控制在750mm左右，排距則可以控制在900mm左右。其中，錨桿選擇用φ20×2000mm左旋螺紋鋼錨桿，搭配使用MSK23-50樹脂錨固劑進行錨固作業(yè)。另外，對于與巷道的部分，需要將頂錨桿設置成15°角，并至少與巷幫間距在300mm以上，其余部分則可以垂直布置于頂板。基于地質(zhì)環(huán)境要求，本項目選擇應用長3300㎜的W鋼帶壓網(wǎng)設置與頂部，并利用10#鍍鋅鐵絲來制作規(guī)格為4000mm×1000mm的菱形網(wǎng)，而網(wǎng)格規(guī)格為40mm×40mm。

補強錨索每隔1.8m布置2根，配215×215×12mm托盤，沿巷道呈矩形布置，間排距1500×1800mm，錨索長度以錨入頂板穩(wěn)定巖層中不少于1m 為原則，錨索外露長度（鎖具外）為150～250mm。每根錨索用1支MSK2350和2支MSZ2350型樹脂錨固劑，錨固力不小于200KN。

幫錨桿每排布置4根，排距900mm，間距800mm，錨桿為φ18×1600mm左旋螺紋鋼錨桿，靠近頂板的錨桿仰角為15度，其余與巷道垂直布置；幫部采用規(guī)格為2000㎜×60mm×8mm鋼筋梯壓網(wǎng)，菱形網(wǎng)規(guī)格為：網(wǎng)長×網(wǎng)寬=2500㎜×1000㎜，網(wǎng)孔邊長：40×40㎜。附圖運輸順槽錨桿、錨索布置圖。

3 頂板錨桿及錨索斷裂原因探究

3.1 斷裂現(xiàn)象

頂板錨桿與錨索斷裂在煤礦作業(yè)中比較常見，就本項目實際情況來看，錨桿斷裂情況多集中在回采后期階段，與工作面煤壁距離50m左右范圍內(nèi)的頂板角錨桿尾部80cm～100cm位置。錨索斷裂情況則多集中在回采后期運輸順槽超前段，與工作面煤壁間距30m左右范圍內(nèi)，多表現(xiàn)為錨索尾部5cm～10cm位置鋼絞線斷裂。

3.2 斷裂原因

3.2.1 地質(zhì)因素

23下06工作面運輸順槽，北面為已經(jīng)回采完畢的23下04工作面，上方則為二采區(qū)（3上）04（1）、04（2）、05、03、和01工作面老空區(qū)。這樣如果頂板壓力逐漸增大，并且存在離層位移情況是，會對錨桿承載性能提出更高要求，一旦超出承受限度，便會造成錨段斷裂。另外，對工作面進行回采時，運輸順槽超前壓比較集中，在受到頂板壓力時，會造成頂板巖層層間出現(xiàn)錯動，促使煤層和巖層產(chǎn)生位移甚至分離，使得鋼絞線后部自由段剪切力作用加大，松散度增加，可以起到的錨固效果降低，強度逐漸降低最終斷裂。

3.2.2 設計不科學

此項目所處位置地質(zhì)環(huán)境比較復雜，頂?shù)装遄兓黠@，為保證回采作業(yè)實施的安全性，必須要采取有效的支護處理。但是就實際情況來看，因為缺乏必要參數(shù)，在對巷道中錨桿、錨索長度以及直徑進行設計時，存在較大的問題，設計參數(shù)不科學，最終導致在作業(yè)時出現(xiàn)錨桿、錨索斷裂情況。

3.2.3 質(zhì)檢不完善

支護所用錨桿、錨索自身性能與質(zhì)量如何，在根本上影響著工作面支護效果。針對此必須要提前制定完善的質(zhì)檢體系，重點做好材料采購與質(zhì)量驗收作業(yè)，確保支護用錨桿和錨索不存在任何質(zhì)量隱患，嚴禁不合格材料應用到施工中。

3.2.4 操作不良

工作人員操作不規(guī)范也是導致問題出現(xiàn)的主要因素，是提高錨桿支護效果的分析要點。就本項目來說，安裝時需要將頂部錨桿設置成與頂板15°夾角，但是實際作業(yè)時，為降低操作難度，對夾角控制不當，實際結(jié)果與設計要求差異較大，導致后期錨桿斷裂。

4 預防措施與效果

（1）對二采區(qū)（3下）內(nèi)煤質(zhì)松軟、壓力大以及片幫等特殊區(qū)域，提前結(jié)合地質(zhì)勘查方案，對煤層變化特點進行了總結(jié)分析，且在最后編制出合理支護方案，確定各項參數(shù)的合理性。同時也加強了對錨桿和錨索等原材料質(zhì)量的檢驗，完全按照專業(yè)體系進行采購和驗收，消除因材料質(zhì)量不當而出現(xiàn)斷裂問題的因素，保證錨桿、錨索支護的合理性。（2）重視作業(yè)質(zhì)量驗收與檢驗，安排專業(yè)技術人員應用錨桿角度檢測儀對每個掘進面進行巡檢，并做好數(shù)據(jù)記錄，確保每個部位角錨桿支護的科學性。對于巷道內(nèi)存在的失效錨桿、錨索要及時補強，且做好跟蹤記錄，確定不會出現(xiàn)變形和斷裂問題。（3）重視班前確認，即對上一班施工結(jié)束的頂幫錨桿預緊力進行有效檢測，查找是否存在失效錨桿，且要及時補強，消除一切質(zhì)量與安全隱患。落實頂板離層儀監(jiān)管，要重視出現(xiàn)頂板破碎和壓力大的工作面，并選擇應用架設鋼棚方式進行復合支護處理，保證巷道高冒區(qū)兩端、中部以及巷道擴寬位置應用加密錨索進行加強支護處理。 加強錨索保護作業(yè)，本項目各掘進面均選擇用10#鐵絲順工作面巷道方向?qū)㈠^索頭扭結(jié)，對頂部金屬網(wǎng)進行綁扎，進行錨網(wǎng)支護處理。并且，工作面兩順槽超前支護段50m范圍均應用專門鋼管護套進行保護處理，要求與巷道中線保持平行進行安裝，然后用繩卡緊固，將所有掛鉤掛在頂部金屬網(wǎng)上，對錨索進行有效保護，減少錨索斷裂問題的發(fā)生。

5 結(jié)論

應結(jié)合煤礦井下實際情況，來采取各項有效措施進行處理，提高錨桿、錨索支護效果，減少斷裂問題的發(fā)生，消除錨網(wǎng)支護巷道作業(yè)安全隱患，提高礦井生產(chǎn)綜合效率。

參考文獻：

[1]王海龍.錨網(wǎng)支護巷道錨桿、錨索斷裂原因分析及預防措施[A].北京：中國科技新聞學會，2011.

作者簡介：胡圣峰，男，山東微山人，工程師，主要從事安全生產(chǎn)管理工作。