錨網噴支護技術的研究分析

蔣慶飛

（淮北礦業(yè)集團蘆嶺煤礦修護一區(qū)，安徽 淮北 235000）

0 引言

煤炭行業(yè)作為我國傳統(tǒng)能源的重點行業(yè)，其安全問題不容忽視，巷道的安全直接關系到煤礦的安全生產，如何選擇合適的支護方式便成為了保證煤礦安全生產，保障職工生命安全的關鍵問題。錨、網、噴聯(lián)合支護是通過錨入圍巖內部的錨桿，克服巖石抗拉強度小的弱點，充分利用圍巖自身抗壓強度大的特點，在巷道周圍形成一個整體、穩(wěn)固的巖石支撐帶，從而達到維護巷道的目的，是一種積極的防御性支護方法。

1 錨網噴支護作用的機理

錨網噴支護既充分發(fā)揮錨桿的作用，又充分發(fā)揮噴射混凝土的作用。同時網使圍巖表面破碎圈完整化，使噴層平整均勻，同時增加抗彎、抗剪能力，并具有較高柔性和較大的變形量。錨網噴支護突破了一切舊的支護形式和支護理論，不是消極地支護已松動破壞的圍巖，而是積極主動地保持圍巖的完整性、穩(wěn)定性、控制圍巖變形、位移和裂隙發(fā)展，充分發(fā)揮圍巖自身的支承作用。即以護為主，支為輔，是加固松動圈而不是支護松動圈的一種較為合理且適應軟巖變形特征的一種支護形式。錨桿將圍巖松動圈進行加固，形成錨桿——圍巖同承載的組合拱，并可隨圍巖共同移動。軟巖支護中，噴射混凝土具有以下作用：

（1）及時封閉圍巖，防止風化。

（2）改善圍巖應力狀態(tài)，提高強度，充填張開的節(jié)理、裂隙、固結圍巖，起到補強作用。

（3）起到柔性支護作用。噴射混凝土能和圍巖緊密地粘結在一起，在厚度不大時具有柔性，能隨圍巖一起位移，并在位移過程中產生支護反力。

（4）形成組合拱作用。噴射混凝土把破碎的巖塊聯(lián)成整體，形成承載結構，從而隔絕深部圍巖進一步變形，使其達到三向應力狀態(tài)。

錨網噴支護的主要作用：

（1）擠壓加固作用。在錨噴支護作用的過程中，錨桿全長范圍內防止了巖塊的錯動滑移，圍巖的變形受到抑制，且兩錨桿間的巖塊在約束力的擠壓下，產生成拱效應，加以噴射混凝土也提高了巖體的黏結力，從而提高了圍巖的強度。

（2）組合、懸吊作用。在巷道圍巖中安裝錨桿，提高了頂板巖層的承載能力，有效地阻止了巖層的層間錯動，噴射混凝土與巖石的緊密黏結，提高了圍巖的承載能力。

（3）改善圍巖應力狀態(tài)。巷道爆破成型后，及時地噴射一層混凝土，將圍巖表面凸凹不平處填平，消除了因巖面不平引起的應力集中現(xiàn)象，同時，能使鋼筋網緊貼巖面。

（4）抗變形能力。掛網后，可使松動的巖石不脫落，錨桿不外露，噴射混凝土使得圍巖形成一個自然拱，錨桿全長起到了錨固作用，鋼筋網提高了抗彎和抗大變形的作用。

2 施工工藝

施工的主要工藝流程如下：光面爆破→鋪設鐵絲網(拱部)、安裝金屬管縫式錨桿→初噴混凝土→鋪設鋼筋網、安裝樹脂錨桿→復噴混凝土。其中，一次支護的工藝流程如下：光面爆破→敲幫問頂→清除浮巖→鉆鑿錨桿孔→鋪設鐵絲網(拱部)、安裝金屬管縫式錨桿→初噴混凝土。進行一次支護時，有以下幾點要求：①光爆后，要及時進行臨時支護，盡量減少空頂時間，防止片幫、冒頂；②安設一次錨網后，要及時進行初噴，以封閉圍巖，減少暴露時間，防止風化；③初噴時，要將超挖處噴實填平，將硐室噴出半圓拱輪廓成形，為二次支護時鋪設鋼筋網提供方便；④安裝管縫式錨桿時，在錨桿尾部綁上一根300mm 長的8# 鐵絲，并在初噴時將其露在噴層之外，作為二次支護時安裝樹脂錨桿的標志和掛吊鋼筋網之用。一次支護初噴后只要巷道成形好，沒有明顯凹凸現(xiàn)象，二次支護時就相對容易得多。

在進行二次錨網支護時，需要搭設工作臺，拱部鋪設鋼筋網和安裝樹脂錨桿均需要在工作臺上進行進行二次支護時，要求如下：①鋪設鋼筋網時，網片要緊貼初噴層面，使用一次支護時預留的鐵絲綁扎，網片間要求搭接240mm，并用網片邊緣的搭鉤相互連接牢。搭鉤可以用專用的折鉤工具折彎，鉤在相互搭接的網片邊緣，有效搭鉤要達到總數(shù)的60%以上。②鉆鑿錨桿孔時，采用Φ27mm 的鉆頭，孔深不小于1750mm，同時應保證錨桿孔盡量垂直硐室輪廓線。③安裝樹脂錨桿時，錨桿插入后，必須及時旋轉桿體，以保證樹脂與固化劑充分拌和，保證錨固力。④錨桿托盤要緊貼鋼筋網片，并擰緊螺栓，將鋼筋網緊壓在初噴層面上。

3 影響軟圍巖錨網噴支護體系質量的因素分析

3.1 錨桿材質對支護質量的影響

管縫式錨桿錨固力與材質、錨桿直徑、圍巖硬度、爆破質量、錨桿安裝方式及安裝質量有關。管縫式錨桿用A3 鋼，厚2.75mm 的鋼板加工而成，設計拉斷力12t。A3 鋼本身抗拉強度低，一般為240kN/mm2。實踐檢測，H43mm、L1600mm 的管縫式錨桿在細砂巖中的初錨力為5t左右，在軟煤中小于1t，在軟巖中小于4t，一般2～3t。經分析，就其受力而言，因軟巖(煤)的孔壁有一定的可壓縮變形量，從而對錨桿施加的徑向力小而造成。針對這一特點可采用增加錨桿布置密度來提高組合拱的支撐能力。從大量的錨網噴支護巷道的破壞情況分析，因錨桿材質造成的破壞形式有下列幾種：

①錨桿拉斷。有受軸向力拉斷和偏心受力拉折斷等多種破壞方式。因錨桿銹蝕造成強度大大降低和桿體本身抗拉能力不足等造成。

②端頭擋圈拉脫。因圍巖移動量大而將擋圈拉脫造成網噴層離層而破壞。此種情況分析應為擋圈未滿焊或焊接質量不合格。上述問題可選用16Mn 鋼或20MnSi 鋼并經特殊工藝處理制成高強度錨桿，其抗拉強度可由240kN/mm2提高到650kN/mm2。

3.2 網

實踐表明，真正將網拉斷很少見，多為施工質量。一般從網連接處拉開，使支護體不完整，形成弱點、線，使圍巖產生移動空間而發(fā)生破壞。

①鉤連被拉開。

②施工時未連網或連網不合格，噴漿隱蔽而不易發(fā)現(xiàn)。

3.3 噴射混凝土

因噴層影響支護質量主要有水泥質量、配比、工藝等；工藝方面表現(xiàn)為初噴不及時或初噴過厚造成未及時封閉圍巖和噴層與圍巖固結不好，二次支護未執(zhí)行或執(zhí)行時間不合理

4 結語

錨網噴聯(lián)合支護具有超強支護作用。經過檢驗，該類巷道支護強度高，穩(wěn)定性強，節(jié)省了原材料，減少巷道維修工程量，具有良好的經濟效益。錨網噴聯(lián)合支護掘進速度快，既減輕了職工的勞動強度，又創(chuàng)造了安全的工作場所，安全效益顯著。

［1］陸士良，湯雷，楊新安.錨桿錨固力與錨固技術[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1998.

［2］周長巨.錨網、噴、索聯(lián)合支護在軟巖施工中的應用[J].江西煤炭科技，2008，2(2).

［3］程良奎.巖土錨固研究與新進展[J].巖石力學與工程學報，2005，24(21).