關于煤礦掘進錨網支護的技術研究

岳洋

（安徽省淮北市煤炭管理監察大隊 安徽淮北 235000）

摘要：近年來，對淮北礦區部分礦井，在井下煤層巷道支護方面存在的問題進行了認真分析和歸納，并且各有關單位開展了科技攻關，積極應用當前已有的礦井支護新技術，取得了一批具有國內領先水平的煤巷錨網支護研究成果，在此基礎上提出了最佳解決方案并進行了實施，有效地保障了礦井生產的安全，取得了良好的效果。通過分析指出，隨著開采水平向下延伸，地質構造將會更加復雜且頻遇斷層和水患等問題。對此，提出了錨網支護以及金屬支架支護方法，從監測模型、技術層面以及安全層面對比，認為采用錨網支護等方法整體優勢更好。

關鍵詞：煤礦錨桿支護；快速掘進；新技術研究

在煤礦巷道掘進工作中，快速支護施工工藝已成為提高巷道支護效果、實現快速掘進的關鍵。然而，錨桿支護作為一種有效的采準巷道支護方式，由于對巷道圍巖強度的強化作用，可顯著提高圍巖的穩定性，因而成為煤礦企業礦井巷道的一種主要支護形式。

一、目前煤礦掘進使用的錨網支護的特點

（一）采用20MnSi無縱筋左旋螺紋鋼加工，其強度和延伸率都符合高強度錨桿對材質的要求，材質優良，取材方便，桿體表面凸紋能夠滿足攪拌阻力和錨固要求，不必二次加工。

（二）外端螺紋部采用低強度損失加工新工藝，螺母、托盤、鋼帶等附件尺寸匹配、強度相當。

（三）雙重減摩措施，保證實現預拉力（初錨力），并調整錨桿外端受力。

（四）扭矩螺母實現快速機械安裝結構。

（五）有醒目的標志直觀顯示安裝施工質量。

（六）配套的新型附件性能優越，包括頂板用M型鋼帶和幫用的Ⅱ型輕型帶鋼，前者是針對W型鋼帶易撕裂、抗彎模量小的缺陷，經過斷面形狀優化產生的高翼緣結構；后者是針對鋼筋梯子梁焊點不牢，整體性差，與圍巖接觸困難的缺陷而開發出來的，用料省，整體力學性能好，它們都屬于更新換代產品，有多種規格和多個系列。為了強調預拉力的作用，這種錨桿又稱高性能預拉力錨桿。

（七）錨桿支護系統的缺點

錨桿支護設計方法不科學。雖然已制定煤巷錨桿支護規范，但設計時絕大多數采用工程類比法，支護形式和參數確定不盡合理，有可能支護強度太高，支護成本大，浪費了材料；在松軟、軟弱等特殊地質條件下支護強度也可能不足，出現片幫、冒頂等安全事故。錨桿的支護材料質量不能完全達到要求。

二、雙錨帶噴網復合支護作用原理

雙錨帶噴網復合支護，即錨索鋼筋條帶（梯子梁）錨桿金屬網噴射混凝土。

（一）錨索的長度較長，能深入巷道深部圍巖提供可靠的強大的支護應力。在地質條件復雜，圍巖壓力大，普通支護方式難以長期維護，特別是巷道處于松軟巖層或松軟巖層與堅硬穩定巖層有一定距離時采用雙錨帶噴網復合支護，即錨索鋼筋條帶（梯子梁）錨桿金屬網噴射混凝土。

（二）作用原理

錨索與錨桿在巷道支護中的作用機理基本相同，都有自承拱作用、組合梁作用和懸吊作用。

圍巖嚴重破碎時，錨桿和噴砼往往不能保證松動的穩定，加上金屬網，既可保護錨桿之間的拉應力區中的圍巖，又能大大提高噴砼層的抗拉強度。

為了提高錨索（桿）噴網支護巷道的穩定性，在錨索（桿）噴網支護施工中采用預制鋼筋條帶，安裝錨索（桿）的同時，用墊板壓住鋼筋條帶（梯子梁），形成金屬網的主筋，金屬網與其連成一體，使錨索（桿）與網牢固地連接，既減少錨索（桿）間的表面拉應力，又大大提高了錨索噴網支護效果，特別對于軟弱破碎圍巖，能夠顯著提高支護圍巖的穩定性。

（三）巷道支護形式

1施工選材

巷道采用錨索鋼筋條帶（梯子梁）錨桿金屬網噴射混凝土，即雙錨帶噴網復合支護。（1）選用￠20X2200mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，MSZ2850型樹脂錨固劑2條，使用150X 150X 10m沖壓碟形墊板配套。（2）選用網格lOOX lOOm， ￠，6XlooO×2000咖螺紋鋼金屬網襯底。（3）選用￠16X2400X 150m園鋼中間加內襯焊接而成鋼筋條帶（梯子梁）。（4）選用￠15.24X 6300m鋼絞線錨索，CKZ255咐脂錨固劑2條，200X 200X10m沖壓碟形墊板配套。（5）噴射混凝土標號C20。

2工支護方法 在（斷層、煤層）巷道拱基線以上嚴禁放炮，用風鎬、手鎬開挖，防止片幫掉頂，減少炮震對圍巖的整體破壞，防止裂隙、松動、滑落，降低松動圈范圍。循環進尺與金屬網寬度（1000m）吻合。然后拱項鋪上金屬網并壓在lOOm，中間用鐵絲分段扎實，然后縫上錨桿，矩形布置間排距800X800即上緊墊板，錨拉力≥80KN，扭矩≥300N·mo梯子梁壓在金屬網上，布置在巷中，錨索縫在梯子梁上，一梁三索間排距1200皿n，上緊墊板，張拉預應力，>80KN，錨固力不低于200l（N。然后初噴混凝土。完成上述工作后，拱基線以下在確保兩幫圍巖不受破壞的前提下，開挖下部巖體，保證巷道幾何尺寸，兩幫掛上金屬網，并與拱基線以上的金屬網壓茬相連，縫上錨桿，噴射混凝土，且保證拱項再復噴厚度達120腳達到標準。

（四）煤巷錨網支護快速施工

淮北礦區積極探索煤巷錨網支護及快速掘進的新工藝，提高了工作效率，確保了生產的接續。

打眼前，須在截割臂兩側搭好牢固的工作臺，并將鉆具準備好，打眼人員要站在永久支護下，由于迎頭2～4排幫錨未打，操作人員嚴禁靠煤壁站立每循環截割2排，鋪頂網及上鋼帶時先鋪設好第一排，人員站在永久支護下，并迅速將前探支護前移，把網和鋼帶托起；鋪第二排網及鋼帶時，人員須站在臨時支護下，迅速前移前探梁，并將臨時支護設好；工作中須觀察頂幫狀況，發現危險立即將人員撤出。由于幫部最下面一棵錨桿拖后迎頭施工，施工膠帶側錨桿時，膠帶機嚴禁開機；只有迎頭施工人員與機頭司機聯系好后方可開機。每個循環頂幫錨桿施工完畢，將鉆具、高壓軟管收拾好，人員全部撤至機身后方可進行下一循環截割。加強錨桿質量檢測，做好驗收記錄。

三、技術效果和經濟效益分析

為此，淮北礦區進行了綜合機械化開采順槽支護形式的改革，并且對改革以后鋼帶錨網巷道支護的礦壓顯現規律、綜合經濟效益開展了研究，支護效果良好，經濟效益顯著。

1技術效果

（1）采用雙錨帶噴網支護，巷道支護質量得到很大改觀，其變形量小，無冒頂片幫現象，具有承載快，錨應力大，位移少和可靠性強的特點。

（2）采用雙錨帶噴網支護，錨固范圍內的巖體的整體性得到加強，防止了頂板滑落，使得頂板松動離層受到了抑制，錨桿錨索受力狀態得以平衡，發揮了共同載作用，能與圍巖一起作用來提高圍巖承載能力，主動進行支護，有效控制圍巖的變形。

鋼筋條帶（梯子梁）與金屬網配合在很大程度上提高了噴層的整體性和縱向抗拉強度，同時加強了錨桿、錨索間噴層薄板的邊界約束強度，提高了噴層抗拉強度，并且減少了錨桿錨索間的表面的拉應力，大大提高了整體穩定性。

（3）采用雙錨帶噴網支護，工序簡單 ，施工容易，節省時間，減少了巷道荒斷面范圍，降低了勞動強度，減少了用工，減少了巷道維修量。濟效益明顯。

總之，通過施工實踐分析比較支護效果，以及具體實踐表明，采用錨桿與錨索聯合支護技術，可以加快施工進度，并可以有效的控制巷道頂板圍巖的下沉，避免巷道的重復翻修，圍巖基本趨于穩定，減少巷道圍巖變形，提高了巷道支護的可靠性。

參考文獻

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