淺談錨網(wǎng)支護(hù)在頂板管理中的應(yīng)用

向江輝

【摘 要】錨網(wǎng)支護(hù)是一種有效的礦井巷道支護(hù)方式，由于對圍巖強(qiáng)度的強(qiáng)化作用，可顯著提高圍巖的穩(wěn)定性，加之具有支護(hù)成本低、成巷速度快、勞動強(qiáng)度減輕、提高巷道斷面利用率、簡化回采面的端頭維護(hù)工藝，明顯改善作業(yè)環(huán)境和安全生產(chǎn)條件等，錨網(wǎng)支護(hù)已成為礦井巷道的主要支護(hù)形式，代表了煤礦巷道支護(hù)技術(shù)的主要發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】頂板；管理；措施

1.錨桿支護(hù)作用原理

錨桿支護(hù)是一種安設(shè)在巷道圍巖體內(nèi)的桿狀錨栓體系。采用錨桿支護(hù)的巷道，就是在巷道掘進(jìn)時向圍巖中鉆錨桿眼，然后將錨桿采用機(jī)械或化學(xué)藥劑的方式安裝在錨桿孔內(nèi)，對巷道圍巖進(jìn)行加固，以維護(hù)巷道的穩(wěn)定性。

1.1加固拱作用

對于被縱橫交錯的弱面所切割的塊狀或破裂狀圍巖，如果及時用錨桿加固，就能提高巖體結(jié)構(gòu)弱面的抗剪強(qiáng)度，在圍巖周邊一定厚度的范圍內(nèi)形成一個不僅能維持自身穩(wěn)定，而且能防止其上部圍巖松動和變形的加固拱，從而保持巷道的穩(wěn)定。

1.2組合梁作用

可將平頂巷道層狀頂板看作是由巷道兩幫為支點的疊合梁，在荷載作用下，各層板梁都單獨彎曲，每層板梁的上下緣分別處于受壓和受拉狀態(tài)。但是用錨桿將各組合板梁壓緊之后，在荷載作用下，就如同一塊板梁的彎曲一樣，提高了板梁的抗彎強(qiáng)度，可以提高頂板巖層的承載能力。

1.3懸吊作用

懸吊作用是指將要冒落的圍巖或者軟弱巖層，用錨桿懸吊于上部的堅硬巖體上，由錨桿來承載圍巖或者弱巖的重量。

1.4減小跨度作用

在巷道內(nèi)安設(shè)錨桿，能夠減少壓力拱的高度和跨度。如在巷道跨中打一根錨桿，相當(dāng)于在該處打一根支柱，使原來的拱分為兩個小拱，小拱的跨度為原拱的一半。如果打三根錨桿，就相當(dāng)于將原來的拱分成四個小拱，壓力拱的跨度為原拱的四分之一，同時壓力拱的高度也明顯降低。

1.5圍巖補(bǔ)強(qiáng)加固作用

巷道深處圍巖內(nèi)的巖石處于三向受力狀態(tài)，而靠近巷道周邊的巖石則處于二向受力狀態(tài)，后者的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于前者，因此容易受破壞而喪失穩(wěn)定性。在巷道內(nèi)安設(shè)錨桿后，有些圍巖又部分地恢復(fù)為三向受力狀態(tài)，增強(qiáng)了自身的強(qiáng)度。此外，錨桿還可以增強(qiáng)巖層弱面的抗剪強(qiáng)度，使巷道周邊的圍巖不易破壞和失穩(wěn)。

2.錨網(wǎng)支護(hù)設(shè)計方法

2.1現(xiàn)有錨網(wǎng)支護(hù)設(shè)計方法的評價

目前煤巷錨網(wǎng)支護(hù)設(shè)計主要以工程類比法和理論分析法為主，該類設(shè)計方法在現(xiàn)場實際應(yīng)用中存在一定的局限性，主要表現(xiàn)在如下兩個方面：

（1）用于設(shè)計的基礎(chǔ)參數(shù)是巷道周圍某幾個點（甚至僅一個點）的綜合地質(zhì)技術(shù)資料的平均值，設(shè)計出的錨桿參數(shù)為整條巷道服務(wù)。一方面導(dǎo)致巷道絕大部分區(qū)域設(shè)計的錨桿參數(shù)過高，不但浪費(fèi)了大量材料，增加了支護(hù)成本，也降低了巷道的掘進(jìn)速度；另一方面又使巷道的某些局部地質(zhì)技術(shù)條件變化區(qū)域設(shè)計的錨桿支護(hù)參數(shù)不足，引發(fā)局部冒頂事故。比如羊頭嶺紅旗煤業(yè)東采區(qū)回風(fēng)巷托夾矸掘進(jìn)，預(yù)計最大夾矸厚度0.8米，實際局部地點厚度達(dá)1.2米，在此地段補(bǔ)打錨索補(bǔ)強(qiáng)。

（2）依據(jù)的基礎(chǔ)性參數(shù)缺乏定量化評價指標(biāo)，導(dǎo)致錨網(wǎng)支護(hù)參數(shù)設(shè)計缺乏科學(xué)、合理和確定性。盡管近年來出現(xiàn)的錨網(wǎng)支護(hù)動態(tài)設(shè)計法已在我國部分礦區(qū)得到實踐，但實際應(yīng)用效果并不理想。因此，需要使用更可靠的煤巷錨網(wǎng)支護(hù)設(shè)計方法，保證設(shè)計的可靠性。為保證巷道支護(hù)安全，煤巷每隔50m須安裝一個頂板離層觀測儀，巷道交叉點、特殊地質(zhì)構(gòu)造帶等控頂面積大的地點加裝1個。

2.2全線信息跟蹤設(shè)計方法

該設(shè)計方案摒棄了其他設(shè)計方法的缺點，是一種全新的設(shè)計理念與現(xiàn)代信息技術(shù)完美結(jié)合的產(chǎn)物。設(shè)計步驟如下：

（1）全面分析基礎(chǔ)地質(zhì)技術(shù)數(shù)據(jù)，不是取各項參數(shù)的平均值，而是將其分成最佳條件和最差條件。

（2）用工程類比法確定錨網(wǎng)的初始參數(shù)。

（3）不斷進(jìn)行現(xiàn)場實測，獲得應(yīng)力、圍巖、支護(hù)三者相互作用結(jié)果的綜合信息。

（4）根據(jù)實測信息，進(jìn)行支護(hù)效果評價。

（5）依據(jù)支護(hù)效果評價，用計算機(jī)重新設(shè)計巷道待掘進(jìn)部分的錨網(wǎng)支護(hù)參數(shù)，并及時調(diào)整已支護(hù)部分的設(shè)計參數(shù)。

與已有的設(shè)計方法相比，該設(shè)計方法優(yōu)點有：設(shè)計的針對性強(qiáng)，設(shè)計的可靠性高，可以預(yù)測巷道頂板圍巖的穩(wěn)定性，有利于科學(xué)化管理，工程質(zhì)量易于保證，簡化了設(shè)計基礎(chǔ)的采集工作。

3.錨網(wǎng)支護(hù)的施工與檢驗

3.1錨網(wǎng)支護(hù)的施工

錨桿支護(hù)施工工藝流程為：掘進(jìn)出煤→鋪、聯(lián)金屬網(wǎng)→上鋼筋托梁或鋼帶→臨時支護(hù)→鉆頂板中部錨桿孔、清孔→安裝樹脂藥圈和錨桿→用錨桿鉆機(jī)攪拌樹脂藥圈至規(guī)定時間→停止攪拌、等待規(guī)定的時間→擰緊螺母達(dá)到錨桿設(shè)計預(yù)緊力→從中部向外依次安裝頂板錨桿。

3.2錨網(wǎng)支護(hù)質(zhì)量的檢測檢驗

錨桿支護(hù)施工質(zhì)量檢測主要包括錨固性能和安裝質(zhì)量。

錨固性能一般采用拉拔試驗檢測；錨桿安裝質(zhì)量，包括預(yù)緊力、幾荷參數(shù)、托板、鋼帶及金屬網(wǎng)等采用相應(yīng)的儀器與方法檢測。

4.錨網(wǎng)支護(hù)觀測和維護(hù)

4.1加強(qiáng)頂板觀測，及時獲得頂板穩(wěn)定狀況的信息

（1）錨網(wǎng)支護(hù)巷道按設(shè)計要求每隔50m布設(shè)1個觀測點，斷層及圍巖破碎帶、應(yīng)力集中區(qū)、交岔點等特殊地點加設(shè)觀測點，頂板離層儀安設(shè)在巷道頂板，巷道斷面中部，深基點設(shè)置在穩(wěn)定巖層中，淺基點設(shè)置在錨桿端部位置。

（2）頂板離層儀由施工隊隊長負(fù)責(zé)及時安裝。

（3）觀測點實行掛牌管理，牌板上寫明監(jiān)測點號、安裝人員、安裝日期和初始數(shù)據(jù)，并指定專人負(fù)責(zé)觀測數(shù)據(jù)，填寫原始記錄，建立觀測檔案。

（4）觀測人員每天及時上報觀測數(shù)據(jù)。

（5）礦負(fù)責(zé)部門對收集的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真分析，從中總結(jié)頂板變化的規(guī)律性，對觀測數(shù)據(jù)異常點要進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，若現(xiàn)場確定該處巷道頂板活動異常威脅安全生產(chǎn)時，立即上報主管礦領(lǐng)導(dǎo)采取相應(yīng)措施。

4.2錨網(wǎng)支護(hù)巷道出現(xiàn)頂板事故預(yù)兆要及時維護(hù)

（1）井下作業(yè)人員隨時觀察巷道頂板及煤壁活動情況，一旦發(fā)現(xiàn)頂板異常，出現(xiàn)頂板事故預(yù)兆要及時向礦調(diào)度室和區(qū)隊值班人員匯報并采取相應(yīng)措施，杜絕事故發(fā)生。

（2）頂板出現(xiàn)局部離層掉渣、頂錨桿斷裂時，及時處理網(wǎng)兜、補(bǔ)打錨桿，確保復(fù)合頂板的完整性，盡量減小頂板離層的發(fā)展。

（3）巷道出現(xiàn)兩幫收斂、頂板下沉、梯子梁或W鋼帶折疊現(xiàn)象時，要根據(jù)巷道頂板變形程度采取沿巷道補(bǔ)打木支柱或在巷道頂板增設(shè)錨索、錨索懸梁，變形嚴(yán)重時要及時進(jìn)行二次架棚或擺木架支護(hù)。

（4）巷道頂板出現(xiàn)巖層斷裂爆響、梯形梁（W鋼帶）或頂錨桿斷裂，同時伴隨錨索斷開等一系列頂板劇烈活動來壓的頂板事故預(yù)兆時，要立即撤出在危險區(qū)內(nèi)所有作業(yè)人員，待頂板穩(wěn)定后，立即對巷道由外往里進(jìn)行二次架棚支護(hù)。

使用錨網(wǎng)支護(hù)需要注意的是：根據(jù)地質(zhì)條件要及時調(diào)整支護(hù)密度或變更支護(hù)。有的礦井井田范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，煤系地層不穩(wěn)定，煤巷頂板巖石具有不穩(wěn)定性，巷道掘進(jìn)時經(jīng)常遇到斷層、頂板破碎帶、頂板巖性變化帶，巷道工程地質(zhì)條件變化較大，為了保證巷道支護(hù)科學(xué)合理，生產(chǎn)區(qū)隊要注意觀察巷道圍巖條件變化，時刻與技術(shù)部門聯(lián)系，工程技術(shù)人員要根據(jù)工程地質(zhì)條件變化隨時修改錨網(wǎng)支護(hù)參數(shù)，在錨網(wǎng)支護(hù)不能滿足安全生產(chǎn)需要時及時變更支護(hù)形式。

5.結(jié)語

使用錨網(wǎng)支護(hù)，既可發(fā)揮其加固拱作用和懸吊作用，使復(fù)合頂板內(nèi)的各煤巖體與錨桿緊固成一個所謂的“組合梁”，從而提高頂板巖層的抗彎強(qiáng)度，減少各巖層層面滑移、離層和冒落的機(jī)率，從而保證巷道的穩(wěn)定性。同時也減輕了操作人員的體力勞動，消除了棚式支護(hù)所帶來的操作不安全隱患，改善了操作人員的勞動環(huán)境。 [科]

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