鋼塑復合網雙向拉伸塑料網在巷道支護中的應用

白 偉

(陜西陜煤韓城礦業(yè)有限公司象山煤礦，陜西 韓城 715407)

0 引言

隨著煤礦巷道支護技術的不斷發(fā)展，輔助網對預防巷道變形、頂板離層、漏冒頂、煤壁片幫等起到非常重要的作用。然而近年來現(xiàn)場主要注重的是錨桿的支護功能，忽略了輔助網的支護效果。目前礦井用輔助網主要有菱形網、冷拔絲網。菱形網由鐵絲編織形成，具有撓度量大、蠕變量較大、結點松散的特點，在確保施工質量的情況下，金屬網對圍巖的最大作用力約為0.01 MPa。對于松碎圍巖，由于菱形網的強度和剛度太小、延伸率高，當網兜的撓度超過120 mm時，金屬網就會失效或撕裂；冷拔絲網整體強度高，但其硬度大，不易彎曲，當?shù)刭|構造影響頂板落差或不平整時，易出現(xiàn)冷拔絲網與圍巖之間形成凹凸不平的間隙，使得冷拔絲網與圍巖未結成整體，延緩了金屬網的承載時效。他們均屬于鐵制品，當頂板含水層的水順其裂隙流至輔助網時，日復一日的腐蝕極大地降低護表網片的抗壓及抗拉強度。韓城象山煤礦依據礦井相關地質開采條件，調研了鋼塑復合網、雙向拉伸塑料網，并進行了工業(yè)性試驗，取得了一定的經濟效益。

1 工業(yè)性試驗基本情況

1.1 象山礦井概況

韓城象山礦井主采3#及5#煤層，采準方式為聯(lián)合開采，采區(qū)內區(qū)段按照下行方式進行開采。其中3#煤層采用切頂卸壓留巷技術，可實現(xiàn)同一條順槽為2個采面回采服務，5#煤層則采用區(qū)段留煤柱法進行回采。

象山礦井支護體系依次經歷“U型支架+菱形網”→“鋼帶+錨索+菱形網”聯(lián)合支護→“鋼筋梯子梁+錨桿(索)+菱形網、冷拔絲網”聯(lián)合支護的發(fā)展變化，然而在所有支護體系中共同之處都使用了菱形網、冷拔絲網作為頂幫支護護表網片，使用率達100%。

1.2 主要技術參數(shù)

雙向拉伸塑料網假頂是專門為煤礦井下回采工作面假頂支護和巷道護幫支護設計制造的。鋼塑復合網是指碳素彈簧鋼絲外包裹聚氯乙烯樹脂，經表面處理后而成的網狀制品，如圖1所示。其均采用幾種高分子聚合物并填加其它改性劑，經加熱，擠壓，成型，沖孔，拉伸，定型，卷取等工序制造而成，具有重量輕，強度大，各向同性，抗靜電，無腐蝕，阻燃的特點，是一種新型煤礦井下支護工程用網狀格柵材料。鋼塑復合網、雙向拉伸塑料網的主要技術參數(shù)見表1。

表1 地應力現(xiàn)場實測數(shù)據和實驗室?guī)r芯變形參數(shù)測定結果

圖1 塑鋼復合網與金屬片網

1.3 主要特點

與混凝土親和力強：鋼塑復合網、雙向拉伸塑料網外包覆塑料層與混凝土親和力更強，可提高噴漿巷道支護強度。

抗腐蝕：鋼塑復合網、雙向拉伸塑料網因其表面聚氯乙烯成分的存在，特不懼怕淋滴水的腐蝕，具有抗腐蝕及抗老化特性。

強度好：鋼塑復合網單根網帶的拉斷力≥4 000 N，強度達到或超過10#鐵線編織的菱形網。

網孔均勻：鋼塑復合網及雙向拉伸塑料網是雙向拉伸而非編織的(菱形網由編制形成)，所以網孔蠕變量較小，而且網孔尺寸均勻，能有效防止碎煤塊的掉落，保護井下工人的安全和礦車運行的安全與暢通。

撓度低：鋼塑復合網、雙向拉伸塑料網具備撓度低的特性，在其護表支護繃緊作用時，等同于冷拔絲網，可及早在巷道圍巖變形初始階段就能對圍巖提供護表力。

2 象山煤礦使用效果評價

2.1 材料及礦壓對比分析

對象山煤礦在用的網片規(guī)格及材質進行數(shù)據統(tǒng)計，通過的支護輔助網(鋼塑復合網、雙向拉伸塑料網)及象山煤礦目前使用的冷拔絲網、菱形網片，材料對比分析見表2。

表2 材料對比分析

在象山煤礦21507東采面兩順槽及綜采切眼幫部依次使用冷拔絲網-菱形網-塑料網作為幫部錨桿支護的輔助網，現(xiàn)場觀測不同支護輔助網條件下巷道頂?shù)住蓭臀灰埔平浚⒁来朔治鲣撍軓秃暇W、雙向拉伸塑料網是否可在象山煤礦進行應用，其中新型支護輔助網實際支護長度810 m。礦壓對比分析見表3。

表3 礦壓對比分析

由表3可知，在21507運輸巷、回風巷，使用塑料網和使用菱形網對兩巷兩幫的位移移近量大小的影響不是很劇烈，使用塑料網和菱形網就能滿足生產用途。考慮到象山煤礦巷道水量較大，菱形網易受腐蝕變形，故建議象山煤礦使用塑料網。

2.2 象山煤礦的應用情況

幫部收斂量：通過21507東采面兩順槽幫部收斂量觀測，可知5#煤回采巷道在機掘的情況下幫部使用雙向拉伸塑料網完全滿足生產支護需求。5#煤回采巷道：21507采面兩順槽幫部均使用雙向拉伸塑料網作為護表網片，現(xiàn)正幫最大收斂量45～127 mm。21507順槽設計長度1 160 m。

正幫護表網片：3#煤回采巷道因采用切頂卸壓留巷，其正幫回采后不復存在，前期掘進所使用支護的正幫護表網片僅滿足一次回采動壓影響，特可考慮使用雙向拉伸塑料網。3#煤回采巷道：正幫采用雙向拉伸塑料網作為護表網片，現(xiàn)正幫最大收斂量21 mm。21309輔助進風巷設計長度2 100 m。

網片的適應性：炮掘巷道，幫部使用的雙向拉伸塑料網因其強度低，炮后被崩落的矸石撕扯破裂。因此不建議炮掘巷道使用雙向拉伸塑料網。鋼塑復合網其內部鋼絲具有一定抗拉作用，故炮掘對其影響不大。南二3#回風上山幫部采用鋼塑復合網作為護表網片，設計長度610 m，現(xiàn)幫部最大收斂量13 mm；21309輔助進風巷回風聯(lián)巷幫部采用鋼塑復合網作為護表網片，設計長度920 m，現(xiàn)幫部最大收斂量10 mm。

維修巷道：南采3#煤邊界回風下山采用架設9 m2支架加固頂板支護，其U支背頂幫網片均采用鋼塑復合網替代菱形網，實際支護長度80 m。

與混凝土親和力：鋼塑復合網外包覆塑料層與混凝土親和力更強，可提高噴漿巷道支護強度，可用于象山煤礦斜巷支護護表網。

2.3 經濟效益分析

冷拔絲網為32元/m2；菱形網為22元/m2；則平均價為27元/m2。雙向拉伸塑料網為8.0元/m2；鋼塑復合網為8.5元/m2；則平均價為8.25元/m2。2016年計劃進尺8 330 m，平均巷高按照2.4 m計算，則延米節(jié)資51元，合計降低支護成本費用77萬元。

3 結論

(1)在21507運輸巷、回風巷使用塑料網作為輔助網進行支護，兩幫位移移近量分別為<127 mm、<45 mm；而使用菱形網作為輔助網支護，兩幫位移移近量分別為<1 050 mm、<33 mm，塑料網、菱形網均滿足生產要求。

(2)考慮到菱形網屬于鐵制品，受頂板水、巷道動壓、煤柱壓力等影響較大，故建議象山煤礦使用鋼塑復合網、雙向拉伸塑料網。

(3)鋼塑復合網、雙向拉伸塑料網在象山煤礦的使用，適應了錨桿(索)支護輔助網片“以塑代鋼”的發(fā)展總體方向，與此同時提高了象山煤礦巷道整體支護強度，極大地縮減了象山煤礦支護成本。因此，建議在韓城礦務局內其它礦井也投入使用。