試論錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)

徐　飛

摘要：成煤于二疊系的八煤為半亮型煤，結(jié)構(gòu)簡單，該文針對此煤層開采的部分錨網(wǎng)支護(hù)巷道破壞機(jī)理進(jìn)行了分析，從斷面形狀及支護(hù)方式、巷道破壞形態(tài)及分析、優(yōu)化施工工藝，發(fā)展聯(lián)合支護(hù)四個(gè)方面研究提出防止巷道變形破壞的行之有效的措施、工藝和技術(shù)參數(shù)，具有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：錨網(wǎng)支護(hù) 斷面形狀 支護(hù)方式 施工方法

0 引言

成煤于二疊系的八煤為半亮型煤，結(jié)構(gòu)簡單，f=2.5，單向抗壓強(qiáng)度25MPa，厚度2.5m，其直接頂為粉砂，厚3.0m左右，層理發(fā)育，遇水易膨脹，直接頂與煤間有厚0.2m左右的粘土巖偽頂，單向抗壓強(qiáng)度39MPa，老頂為灰白色粉砂巖，以石英為主，鈣質(zhì)膠結(jié)，單向抗壓強(qiáng)度49MPa，直接底為灰白色粉砂巖，厚1.0m。

1 斷面形狀及支護(hù)方式

一般情況下，巷道沿煤層頂板掘進(jìn)，為兩壁直墻、平底式側(cè)梯形斷面，采用端頭錨固金屬錨桿，頂錨桿排距700×700mm，幫錨桿為1000×l000mm，兩幫和頂部均掛鐵絲網(wǎng)，并用金屬錨桿壓緊，網(wǎng)間搭接100mm，并用鐵絲連成整體。

2 巷道破壞形態(tài)及分析

錨網(wǎng)支護(hù)巷道變形破壞的過程可簡述如下：頂板整體穩(wěn)定性遭到破壞而離層彎曲，金屬網(wǎng)下垂形成“兜肚”，頂板下沉與煤壁錯(cuò)接，嚴(yán)重的可達(dá)300mm以上；兩幫在頂板巖層擠壓作用下發(fā)生塑性變形，上部錨網(wǎng)控制區(qū)內(nèi)擠壓成凸起，下部溜壁片幫，錨桿失效；底板自由變形，底鼓現(xiàn)象普遍，巷道總體空間收斂。巷道成形后一般10~20d開始變形顯現(xiàn)，且隨埋深的加大而加劇，處于動(dòng)壓區(qū)時(shí)更為嚴(yán)重，頂幫移近量最大可達(dá)巷道斷面的1/3，一般為1/4——1/6，部分巷道不經(jīng)擴(kuò)修無法使用，特別是有些深部巷道單純采用錨網(wǎng)支護(hù)巷道變形已無法控制。經(jīng)分析認(rèn)為，隨埋深增加，礦山壓力增加，壓力顯現(xiàn)明顯是主要原因；現(xiàn)行施工工藝不合理、支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)不當(dāng)也是錨網(wǎng)支護(hù)采準(zhǔn)巷道變形破壞的關(guān)鍵所在。主要破壞原因有：

2.1 巷道兩幫成形不好 煤巷掘進(jìn)施工中有些炮眼、大藥量、毫秒雷管一次起爆現(xiàn)象，致使煤壁松散，破壞裂隙遍布，造成兩幫凹凸不平，難以刷齊，不能做到全部錨盤緊貼巖面，巷道錨桿受力不等，局部巷幫只靠錨桿剪切力約束，對兩幫圍巖沒有擠壓緊固作用，使圍巖在自由狀態(tài)下變形、破壞，導(dǎo)致滑移線外移，破壞范圍加大。

2.2 錨桿盤緊固不及時(shí) 端頭錨固金屬錨桿是靠螺絲緊固托盤提供錨固力的，根據(jù)快凝水泥卷3～5min初凝，15min終凝的特點(diǎn)，要求在打注錨桿20～30min后對錨桿進(jìn)行全面緊固，要求雖然簡單，卻經(jīng)常被忽視；由于緊固不及時(shí)，錨桿盤往往在巷道開挖后應(yīng)力平衡過程中隨圍巖的蠕動(dòng)變形被自然壓緊，致使初始圍巖運(yùn)動(dòng)不受 限制，層間結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大大減弱，圍巖松動(dòng)圈進(jìn)一步擴(kuò)大，為巷道變形破壞提供了條件。

2.3 放炮影響 因巷道爆破參數(shù)掌握不合理，放大炮的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，使本以打注錨桿的巷道因爆炸沖擊波的影響，圍巖裂隙增加和擴(kuò)展，錨桿絲頭緊固螺絲松動(dòng)，錨桿錨固力下降，如二次緊固不及時(shí)，將導(dǎo)致圍巖變形量增加，裂隙向圍巖深部發(fā)展，兩幫承重巖體外移，頂板相對出露面積加大引起頂板下沉。

2.4 工序不合理 現(xiàn)行施工工序某些方面被習(xí)慣所左右，只考慮了方便施工，而沒有考慮怎樣提高支護(hù)質(zhì)量，如為了追求施工進(jìn)度，機(jī)前巷道清理不徹底，兩壁被浮煤掩埋，掘進(jìn)25m移完扒裝機(jī)后，才一次性補(bǔ)齊，此時(shí)巷幫裸露已達(dá)4～5d，圍巖應(yīng)力已部分釋放，煤壁已遭破壞，使打注錨桿起不到應(yīng)有的效果。

2.5 錨桿角度不合要求

施工中鉆錨桿眼特別是頂眼時(shí)，要配合使用短、長鉆桿，采用套釬法施工，機(jī)前浮煤要盡量清理干凈，以滿足長鉆桿使用要求。但這些要求往往因趕進(jìn)尺而大打折扣，導(dǎo)致頂部錨桿穿皮?，F(xiàn)場實(shí)測有的錨桿錨深僅0.9m，甚至更小，錨人基巖的長度很少或根本未穿過松動(dòng)圈，無法控制頂板的離層下沉。

2.6 錨桿設(shè)計(jì)不合理 目前，錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)仍停留在經(jīng)驗(yàn)類比法的基礎(chǔ)上，不論何種圍巖，是否受采動(dòng)影響，也不論埋深多大，所用錨桿類型、規(guī)格、錨固方式都是一成不變的，唯一不同的是錨桿間排距稍有變化，但也缺乏充分依據(jù)。類比法設(shè)計(jì)的錨桿支護(hù)雖也能滿足部分巷道對支護(hù)強(qiáng)度的要求，但更多情況下是強(qiáng)度過大造成隱性浪費(fèi)，或強(qiáng)度不夠造成巷道破壞。

3 優(yōu)化施工工藝，發(fā)展聯(lián)合支護(hù)

錨網(wǎng)支護(hù)是一種先進(jìn)的柔性主動(dòng)支護(hù)方式，大量實(shí)踐也已證明，采準(zhǔn)巷道走錨網(wǎng)支護(hù)的路子是正確的，但需結(jié)合具體地質(zhì)條件，在合理支護(hù)參數(shù)選擇的基礎(chǔ)上，進(jìn)行科學(xué)的施工和組織管理。

3.1 采取科學(xué)的施工方法

3.1.1 改進(jìn)爆破方法，搞好巷道成形。兩幫邊眼內(nèi)移一定的距離，放炮后由人工用風(fēng)鎬(手鎬)“整形”，去除可能的應(yīng)力集中點(diǎn)，使金屬網(wǎng)及錨盤貼緊煤壁，同時(shí)也有利于減少爆炸沖擊波影響，縮小松動(dòng)圈范圍，為保證錨網(wǎng)質(zhì)量打下良好基礎(chǔ)。

3.1.2 改進(jìn)錨桿施工及安裝工藝。放炮后應(yīng)及時(shí)使用前探梁控制頂板，臨時(shí)支護(hù)所用錨桿要另打，其位置不能妨礙正規(guī)錨桿的打設(shè)，嚴(yán)禁退掉前探梁在空頂情況下打注錨桿，錨桿要用專用套筒扳手緊固。鋪網(wǎng)工作要與錨桿緊固工作同時(shí)進(jìn)行。

3.2 因巷制宜，合理選擇錨桿支護(hù)參數(shù) 要根據(jù)煤巷埋深、松動(dòng)圈范圍、受力狀況和服務(wù)年限，有針對性地合理選擇錨桿規(guī)格、種類、錨固方式等，合理確定支護(hù)參數(shù)。

3.2.1 頂部錨桿要保證錨固到塑變位移帶，從而發(fā)揮其懸吊組合作用；要求用理論計(jì)算實(shí)際測定相結(jié)合的方法，確定松動(dòng)圈范圍，計(jì)算錨桿間排距。為保證頂板完整性，抑制彎曲變形，錨桿的錨固方式要做大的改變(使用樹脂錨固劑，改端錨為全錨，破碎地段使用注漿錨桿，大斷面硐室使用預(yù)應(yīng)力錨索等)，增大錨桿桿體與孔壁之間的摩擦力，充分發(fā)揮錨桿的支護(hù)作用。

3.2.2 巷道兩肩部，每排各設(shè)一根45°斜插錨桿，用以克服集中張力，促進(jìn)巷道穩(wěn)定性，同時(shí)作為加強(qiáng)措施，沿巷道頂板傾斜方向每排增設(shè)一架鋼筋梯，用 l6A3圓鋼制作，利用其剛性，阻止頂板彎曲變形，即實(shí)行“錨、網(wǎng)、梁”聯(lián)合支護(hù)。

3.2.3 對巷道兩幫根據(jù)松動(dòng)圈范圍確定錨桿類型、支護(hù)方式等；巷道兩底角要增設(shè)一排45°下斜錨桿，強(qiáng)化巷道兩幫圍巖的整體性，護(hù)幫、護(hù)底。

3.2.4 金屬網(wǎng)要鋪到底，網(wǎng)問實(shí)行搭接。增大木托盤規(guī)格尺寸，擴(kuò)大對兩幫的承托面積；金屬錨盤要用鋼板制作，增加強(qiáng)度，避免擠壓崩裂。

4 發(fā)展以錨網(wǎng)為初次支護(hù)的聯(lián)合支護(hù)形式

采準(zhǔn)巷道實(shí)行錨網(wǎng)支護(hù)能提高施工進(jìn)度、節(jié)支降耗，部分巷道支護(hù)效果也是明顯的。但靠近深部、處于動(dòng)壓區(qū)及軟巖內(nèi)布置的采準(zhǔn)巷道單靠“錨、網(wǎng)”、“錨、網(wǎng)、梁”支護(hù)就存在礦壓顯現(xiàn)劇烈，圍巖松動(dòng)圈且不斷擴(kuò)展現(xiàn)象。致使巷道變形量大，修復(fù)工作量很大。要保證支護(hù)效果，支護(hù)強(qiáng)度必須大幅度提高，而錨桿的長度及支護(hù)密度等因受多種因素制約，無限增加是不可能的，這就要求向巷道聯(lián)合支護(hù)方向發(fā)展，即“錨、網(wǎng)、梁、棚”技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用。

5 結(jié)語

采取“錨、網(wǎng)、梁、棚”支護(hù)技術(shù)，表面上看巷道一次支護(hù)投入較多，但與錨網(wǎng)巷道一次或多次返修造成的人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)相比，還是比較經(jīng)濟(jì)合算的。