試論錨網支護技術

摘要：成煤于二疊系的八煤為半亮型煤，結構簡單，該文針對此煤層開采的部分錨網支護巷道破壞機理進行了分析，從斷面形狀及支護方式、巷道破壞形態及分析、優化施工工藝，發展聯合支護四個方面研究提出防止巷道變形破壞的行之有效的措施、工藝和技術參數，具有一定借鑒意義。

關鍵詞：錨網支護 斷面形狀 支護方式 施工方法

0 引言

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

1 斷面形狀及支護方式

一般情況下，巷道沿煤層頂板掘進，為兩壁直墻、平底式側梯形斷面，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，并用金屬錨桿壓緊，網間搭接100mm，并用鐵絲連成整體。

2 巷道破壞形態及分析

錨網支護巷道變形破壞的過程可簡述如下：頂板整體穩定性遭到破壞而離層彎曲，金屬網下垂形成“兜肚”，頂板下沉與煤壁錯接，嚴重的可達300mm以上；兩幫在頂板巖層擠壓作用下發生塑性變形，上部錨網控制區內擠壓成凸起，下部溜壁片幫，錨桿失效；底板自由變形，底鼓現象普遍，巷道總體空間收斂。巷道成形后一般10~20d開始變形顯現，且隨埋深的加大而加劇，處于動壓區時更為嚴重，頂幫移近量最大可達巷道斷面的1/3，一般為1/4——1/6，部分巷道不經擴修無法使用，特別是有些深部巷道單純采用錨網支護巷道變形已無法控制。經分析認為，隨埋深增加，礦山壓力增加，壓力顯現明顯是主要原因；現行施工工藝不合理、支護參數設計不當也是錨網支護采準巷道變形破壞的關鍵所在。主要破壞原因有：

2.1 巷道兩幫成形不好 煤巷掘進施工中有些炮眼、大藥量、毫秒雷管一次起爆現象，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，使圍巖在自由狀態下變形、破壞，導致滑移線外移，破壞范圍加大。

2.2 錨桿盤緊固不及時 端頭錨固金屬錨桿是靠螺絲緊固托盤提供錨固力的，根據快凝水泥卷3～5min初凝，15min終凝的特點，要求在打注錨桿20～30min后對錨桿進行全面緊固，要求雖然簡單，卻經常被忽視；由于緊固不及時，錨桿盤往往在巷道開挖后應力平衡過程中隨圍巖的蠕動變形被自然壓緊，致使初始圍巖運動不受 限制，層間結構強度大大減弱，圍巖松動圈進一步擴大，為巷道變形破壞提供了條件。

2.3 放炮影響 因巷道爆破參數掌握不合理，放大炮的現象時有發生，使本以打注錨桿的巷道因爆炸沖擊波的影響，圍巖裂隙增加和擴展，錨桿絲頭緊固螺絲松動，錨桿錨固力下降，如二次緊固不及時，將導致圍巖變形量增加，裂隙向圍巖深部發展，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 現行施工工序某些方面被習慣所左右，只考慮了方便施工，而沒有考慮怎樣提高支護質量，如為了追求施工進度，機前巷道清理不徹底，兩壁被浮煤掩埋，掘進25m移完扒裝機后，才一次性補齊，此時巷幫裸露已達4～5d，圍巖應力已部分釋放，煤壁已遭破壞，使打注錨桿起不到應有的效果。

2.5 錨桿角度不合要求

施工中鉆錨桿眼特別是頂眼時，要配合使用短、長鉆桿，采用套釬法施工，機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尺而大打折扣，導致頂部錨桿穿皮。現場實測有的錨桿錨深僅0.9m，甚至更小，錨人基巖的長度很少或根本未穿過松動圈，無法控制頂板的離層下沉。

2.6 錨桿設計不合理 目前，錨桿支護設計仍停留在經驗類比法的基礎上，不論何種圍巖，是否受采動影響，也不論埋深多大，所用錨桿類型、規格、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。類比法設計的錨桿支護雖也能滿足部分巷道對支護強度的要求，但更多情況下是強度過大造成隱性浪費，或強度不夠造成巷道破壞。

3 優化施工工藝，發展聯合支護

錨網支護是一種先進的柔性主動支護方式，大量實踐也已證明，采準巷道走錨網支護的路子是正確的，但需結合具體地質條件，在合理支護參數選擇的基礎上，進行科學的施工和組織管理。

3.1 采取科學的施工方法

3.1.1 改進爆破方法，搞好巷道成形。兩幫邊眼內移一定的距離，放炮后由人工用風鎬(手鎬)“整形”，去除可能的應力集中點，使金屬網及錨盤貼緊煤壁，同時也有利于減少爆炸沖擊波影響，縮小松動圈范圍，為保證錨網質量打下良好基礎。

3.1.2 改進錨桿施工及安裝工藝。放炮后應及時使用前探梁控制頂板，臨時支護所用錨桿要另打，其位置不能妨礙正規錨桿的打設，嚴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。鋪網工作要與錨桿緊固工作同時進行。

3.2 因巷制宜，合理選擇錨桿支護參數 要根據煤巷埋深、松動圈范圍、受力狀況和服務年限，有針對性地合理選擇錨桿規格、種類、錨固方式等，合理確定支護參數。

3.2.1 頂部錨桿要保證錨固到塑變位移帶，從而發揮其懸吊組合作用；要求用理論計算實際測定相結合的方法，確定松動圈范圍，計算錨桿間排距。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，大斷面硐室使用預應力錨索等)，增大錨桿桿體與孔壁之間的摩擦力，充分發揮錨桿的支護作用。

3.2.2 巷道兩肩部，每排各設一根45°斜插錨桿，用以克服集中張力，促進巷道穩定性，同時作為加強措施，沿巷道頂板傾斜方向每排增設一架鋼筋梯，用 l6A3圓鋼制作，利用其剛性，阻止頂板彎曲變形，即實行“錨、網、梁”聯合支護。

3.2.3 對巷道兩幫根據松動圈范圍確定錨桿類型、支護方式等；巷道兩底角要增設一排45°下斜錨桿，強化巷道兩幫圍巖的整體性，護幫、護底。

3.2.4 金屬網要鋪到底，網問實行搭接。增大木托盤規格尺寸，擴大對兩幫的承托面積；金屬錨盤要用鋼板制作，增加強度，避免擠壓崩裂。

4 發展以錨網為初次支護的聯合支護形式

采準巷道實行錨網支護能提高施工進度、節支降耗，部分巷道支護效果也是明顯的。但靠近深部、處于動壓區及軟巖內布置的采準巷道單靠“錨、網”、“錨、網、梁”支護就存在礦壓顯現劇烈，圍巖松動圈且不斷擴展現象。致使巷道變形量大，修復工作量很大。要保證支護效果，支護強度必須大幅度提高，而錨桿的長度及支護密度等因受多種因素制約，無限增加是不可能的，這就要求向巷道聯合支護方向發展，即“錨、網、梁、棚”技術的聯合應用。

5 結語

采取“錨、網、梁、棚”支護技術，表面上看巷道一次支護投入較多，但與錨網巷道一次或多次返修造成的人力、物力、財力的浪費相比，還是比較經濟合算的。