關(guān)于煤礦掘進(jìn)錨網(wǎng)支護(hù)的技術(shù)研究

岳洋

（安徽省淮北市煤炭管理監(jiān)察大隊(duì) 安徽淮北 235000）

摘要：近年來，對淮北礦區(qū)部分礦井，在井下煤層巷道支護(hù)方面存在的問題進(jìn)行了認(rèn)真分析和歸納，并且各有關(guān)單位開展了科技攻關(guān)，積極應(yīng)用當(dāng)前已有的礦井支護(hù)新技術(shù)，取得了一批具有國內(nèi)領(lǐng)先水平的煤巷錨網(wǎng)支護(hù)研究成果，在此基礎(chǔ)上提出了最佳解決方案并進(jìn)行了實(shí)施，有效地保障了礦井生產(chǎn)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(zhì)構(gòu)造將會更加復(fù)雜且頻遇斷層和水患等問題。對此，提出了錨網(wǎng)支護(hù)以及金屬支架支護(hù)方法，從監(jiān)測模型、技術(shù)層面以及安全層面對比，認(rèn)為采用錨網(wǎng)支護(hù)等方法整體優(yōu)勢更好。

關(guān)鍵詞：煤礦錨桿支護(hù)；快速掘進(jìn)；新技術(shù)研究

在煤礦巷道掘進(jìn)工作中，快速支護(hù)施工工藝已成為提高巷道支護(hù)效果、實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)的關(guān)鍵。然而，錨桿支護(hù)作為一種有效的采準(zhǔn)巷道支護(hù)方式，由于對巷道圍巖強(qiáng)度的強(qiáng)化作用，可顯著提高圍巖的穩(wěn)定性，因而成為煤礦企業(yè)礦井巷道的一種主要支護(hù)形式。

一、目前煤礦掘進(jìn)使用的錨網(wǎng)支護(hù)的特點(diǎn)

（一）采用20MnSi無縱筋左旋螺紋鋼加工，其強(qiáng)度和延伸率都符合高強(qiáng)度錨桿對材質(zhì)的要求，材質(zhì)優(yōu)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(qiáng)度損失加工新工藝，螺母、托盤、鋼帶等附件尺寸匹配、強(qiáng)度相當(dāng)。

（三）雙重減摩措施，保證實(shí)現(xiàn)預(yù)拉力（初錨力），并調(diào)整錨桿外端受力。

（四）扭矩螺母實(shí)現(xiàn)快速機(jī)械安裝結(jié)構(gòu)。

（五）有醒目的標(biāo)志直觀顯示安裝施工質(zhì)量。

（六）配套的新型附件性能優(yōu)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(jīng)過斷面形狀優(yōu)化產(chǎn)生的高翼緣結(jié)構(gòu)；后者是針對鋼筋梯子梁焊點(diǎn)不牢，整體性差，與圍巖接觸困難的缺陷而開發(fā)出來的，用料省，整體力學(xué)性能好，它們都屬于更新?lián)Q代產(chǎn)品，有多種規(guī)格和多個系列。為了強(qiáng)調(diào)預(yù)拉力的作用，這種錨桿又稱高性能預(yù)拉力錨桿。

（七）錨桿支護(hù)系統(tǒng)的缺點(diǎn)

錨桿支護(hù)設(shè)計方法不科學(xué)。雖然已制定煤巷錨桿支護(hù)規(guī)范，但設(shè)計時絕大多數(shù)采用工程類比法，支護(hù)形式和參數(shù)確定不盡合理，有可能支護(hù)強(qiáng)度太高，支護(hù)成本大，浪費(fèi)了材料；在松軟、軟弱等特殊地質(zhì)條件下支護(hù)強(qiáng)度也可能不足，出現(xiàn)片幫、冒頂?shù)劝踩鹿省ｅ^桿的支護(hù)材料質(zhì)量不能完全達(dá)到要求。

二、雙錨帶噴網(wǎng)復(fù)合支護(hù)作用原理

雙錨帶噴網(wǎng)復(fù)合支護(hù)，即錨索鋼筋條帶（梯子梁）錨桿金屬網(wǎng)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(qiáng)大的支護(hù)應(yīng)力。在地質(zhì)條件復(fù)雜，圍巖壓力大，普通支護(hù)方式難以長期維護(hù)，特別是巷道處于松軟巖層或松軟巖層與堅(jiān)硬穩(wěn)定巖層有一定距離時采用雙錨帶噴網(wǎng)復(fù)合支護(hù)，即錨索鋼筋條帶（梯子梁）錨桿金屬網(wǎng)噴射混凝土。

（二）作用原理

錨索與錨桿在巷道支護(hù)中的作用機(jī)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(yán)重破碎時，錨桿和噴砼往往不能保證松動的穩(wěn)定，加上金屬網(wǎng)，既可保護(hù)錨桿之間的拉應(yīng)力區(qū)中的圍巖，又能大大提高噴砼層的抗拉強(qiáng)度。

為了提高錨索（桿）噴網(wǎng)支護(hù)巷道的穩(wěn)定性，在錨索（桿）噴網(wǎng)支護(hù)施工中采用預(yù)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(wǎng)的主筋，金屬網(wǎng)與其連成一體，使錨索（桿）與網(wǎng)牢固地連接，既減少錨索（桿）間的表面拉應(yīng)力，又大大提高了錨索噴網(wǎng)支護(hù)效果，特別對于軟弱破碎圍巖，能夠顯著提高支護(hù)圍巖的穩(wěn)定性。

（三）巷道支護(hù)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(wǎng)噴射混凝土，即雙錨帶噴網(wǎng)復(fù)合支護(hù)。（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(wǎng)格lOOX lOOm， ￠，6XlooO×2000咖螺紋鋼金屬網(wǎng)襯底。（3）選用￠16X2400X 150m園鋼中間加內(nèi)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(biāo)號C20。

2工支護(hù)方法 在（斷層、煤層）巷道拱基線以上嚴(yán)禁放炮，用風(fēng)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(huán)進(jìn)尺與金屬網(wǎng)寬度（1000m）吻合。然后拱項(xiàng)鋪上金屬網(wǎng)并壓在lOOm，中間用鐵絲分段扎實(shí)，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(wǎng)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(yù)應(yīng)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(wǎng)，并與拱基線以上的金屬網(wǎng)壓茬相連，縫上錨桿，噴射混凝土，且保證拱項(xiàng)再復(fù)噴厚度達(dá)120腳達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

（四）煤巷錨網(wǎng)支護(hù)快速施工

淮北礦區(qū)積極探索煤巷錨網(wǎng)支護(hù)及快速掘進(jìn)的新工藝，提高了工作效率，確保了生產(chǎn)的接續(xù)。

打眼前，須在截割臂兩側(cè)搭好牢固的工作臺，并將鉆具準(zhǔn)備好，打眼人員要站在永久支護(hù)下，由于迎頭2～4排幫錨未打，操作人員嚴(yán)禁靠煤壁站立每循環(huán)截割2排，鋪頂網(wǎng)及上鋼帶時先鋪設(shè)好第一排，人員站在永久支護(hù)下，并迅速將前探支護(hù)前移，把網(wǎng)和鋼帶托起；鋪第二排網(wǎng)及鋼帶時，人員須站在臨時支護(hù)下，迅速前移前探梁，并將臨時支護(hù)設(shè)好；工作中須觀察頂幫狀況，發(fā)現(xiàn)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(cè)錨桿時，膠帶機(jī)嚴(yán)禁開機(jī)；只有迎頭施工人員與機(jī)頭司機(jī)聯(lián)系好后方可開機(jī)。每個循環(huán)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(jī)身后方可進(jìn)行下一循環(huán)截割。加強(qiáng)錨桿質(zhì)量檢測，做好驗(yàn)收記錄。

三、技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益分析

為此，淮北礦區(qū)進(jìn)行了綜合機(jī)械化開采順槽支護(hù)形式的改革，并且對改革以后鋼帶錨網(wǎng)巷道支護(hù)的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律、綜合經(jīng)濟(jì)效益開展了研究，支護(hù)效果良好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

1技術(shù)效果

（1）采用雙錨帶噴網(wǎng)支護(hù)，巷道支護(hù)質(zhì)量得到很大改觀，其變形量小，無冒頂片幫現(xiàn)象，具有承載快，錨應(yīng)力大，位移少和可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)。

（2）采用雙錨帶噴網(wǎng)支護(hù)，錨固范圍內(nèi)的巖體的整體性得到加強(qiáng)，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(tài)得以平衡，發(fā)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(jìn)行支護(hù)，有效控制圍巖的變形。

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

（3）采用雙錨帶噴網(wǎng)支護(hù)，工序簡單 ，施工容易，節(jié)省時間，減少了巷道荒斷面范圍，降低了勞動強(qiáng)度，減少了用工，減少了巷道維修量。濟(jì)效益明顯。

總之，通過施工實(shí)踐分析比較支護(hù)效果，以及具體實(shí)踐表明，采用錨桿與錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，可以加快施工進(jìn)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(fù)翻修，圍巖基本趨于穩(wěn)定，減少巷道圍巖變形，提高了巷道支護(hù)的可靠性。

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