煤巷錨網支護施工技術應用措施探析

文/計玉

煤巷錨網支護施工技術應用措施探析

文/計玉

錨網支護經過多年的研究、改進和生產實踐，已經成為我國煤礦巷道施工的主要支護形式，可顯著提高巷道支護效果，降低支護成本，減輕員工勞動強度。目前，錨網研究主要集中在規律、機理、特征顯現上，而對錨網支護設計、現場施工技術缺乏深入探析。本文結合窯街煤電集團有限公司所屬礦井煤巷錨網支護的實踐，對錨網支護和現場施工技術措施進行了闡述。

一、錨網支護作用機理

隨著煤巷錨網支護技術的快速發展，在大量理論分析、實驗室試驗、數值模擬及井下試驗成果的基礎上，進一步深化了對錨網支護作用的實質性認識，并應用于煤巷支護工程實踐，進而推動了煤巷錨網支護技術的推廣應用。

錨網支護主要機理是使圍巖處于受壓狀態，控制錨固區圍巖的離層、滑動、裂隙張開、新裂紋產生等變形與破壞，抑制圍巖彎曲變形、膨脹拉伸與剪切破壞的出現，減小錨固區圍巖強度的降低，最大限度地保持錨固區圍巖的完整性，在錨固區內形成剛度較大的預應力承載結構，同時改善圍巖深部的應力分布狀態，使圍巖成為承載的主體。

二、錨網支護設計

錨網支護設計是錨網支護成敗和保證巷道施工質量的關鍵，對充分發揮錨網支護的優越性和保證巷道安全具有重要作用。鑒于煤礦特殊的地質情況，目前主要采用理論計算法結合工程類比法進行錨網支護設計。

1.錨桿、錨索材質和力學參數設定

錨桿材質（螺紋鋼、圓鋼、玻璃鋼或其它材料等）、錨索材質和形式（鋼絞線、鋼絲繩、單根錨索或錨索束等）。錨桿、錨索力學參數（屈服強度、破斷強度、延伸率等）。錨網支護要依據有效加固、控制圍巖所承受的預緊力和阻止圍巖離層、滑動等所承受的變形載荷，合理確定錨桿的強度。

2.錨桿、錨索幾何參數（長度、直徑、加工要求等）

（1）錨桿直徑。錨桿直徑的選擇要綜合考慮錨固效果、預緊力、施工難易程度等因素，在錨桿強度確定后選定。一般情況下，錨桿直徑不宜小于20mm。對于圍巖比較完整、變形量較小的巷道可選用直徑較小的錨桿；對于圍巖破碎、應力大的巷道，應選用直徑大的錨桿。

（2）錨桿長度。錨桿長度選擇應根據圍巖結構、地應力和其他影響因素，結合巷道圍巖松動圈大小和頂板自然平衡拱的高低合理取值，保證錨固區內形成一個穩定的承載結構，具有足夠的承載能力。錨桿長度應與錨桿預緊力、強度、直徑的變化相適應，形成有效的支護系統，實現良好的支護效果。

（3）加工要求。錨桿桿尾螺紋應滾圓處理后，采用滾絲工藝按標準件要求進行加工，必要時采取調質處理措施，尾部螺紋破斷力不得低于桿體破斷力。

3.錨桿、錨索布置參數（布置形式、間排距、角度、孔深等）

錨桿可采用矩形布置，圍巖破碎、應力大的巷道，應正三角形“三花”布置。

錨桿間、排距要在保證單根錨桿預緊力的前提下進行選擇，并與錨桿預緊力、錨固力、強度等參數的變化相適應。應充分發揮錨桿及其構件作用，相鄰錨桿之間形成壓應力疊加帶，在保證支護效果與安全的條件下進行選擇。一般情況下，錨桿的間、排距宜控制在0.7～1.2m。同位錨桿的間距與排距應該相同。

錨索作為補強加固手段，必須與錨桿的支護效果相協調，并以錨桿作用得到有效發揮為前提，不得因使用錨索而否定錨桿的作用、忽視對錨桿支護質量的控制。使用錨索必須施加足夠預緊力發揮其對巷道圍巖的擠壓加固作用，不宜使用錨索及錨索長鋼梁組合懸吊頂板浮離巖石。錨索布置要堅持低密度原則。一般情況下，頂板應以不小于3排錨桿的間距，沿巷道中線布置1根錨索；在大斷面、地質構造、圍巖松軟、高地應力等圍巖條件復雜特殊的巷道中，應根據需要補強加固對象的具體情況，合理確定錨索的布置形式。

錨桿要與巷道輪廓線垂直。矩形、圓角矩形、梯形斷面錨網支護巷道，頂板角錨桿應距幫200～300mm、可與頂板法線成不大于15°的夾角布置；巷幫上角錨桿應距頂板200～300mm、可帶不大于15°的仰角布置；巷道有底鼓現象時，巷幫底角錨桿應距底板200～300mm、帶15°～45°的俯角布置。

4.錨桿、錨索錨固方式、鉆孔直徑、錨固長度等

錨網支護應優先選用加長錨固；對圍巖比較完整、變形量較小的巷道，可選用端部錨固；對圍巖破碎、應力大的巷道，應選用全長錨固。

5.錨固劑

巷道頂板錨桿安裝要采用快速安裝工藝，錨固劑要選用超快速與中速組合方式，使用快速安裝螺母攪拌、預緊。超快速錨固劑用量要滿足錨桿預緊的需要。幫錨桿應優先使用快速錨固劑。

6.錨桿預緊扭矩（或預緊力）、錨索預緊力

錨桿預緊力是錨網支護中的關鍵參數，對錨桿能否實現主動支護起著決定性作用。錨桿預緊力必須保證在錨桿作用范圍內的巷道圍巖處于持續被擠壓狀態，有效阻止離層發生。

預緊力應按照所選用桿體材料屈服載荷值的60%～70%選取。一般情況下，直徑15.24mm錨索的預緊力不得小于110KN，直徑17.8mm錨索的預緊力不得小于150KN，直徑18.9錨索預緊力不得小于170KN。

三、錨網支護施工措施

1.巷道掘進

錨網支護的煤巷掘進應優先采用綜合機械化掘進以減小對巷道圍巖的工程破壞，保證巷道成形質量。根據圍巖強度合理選擇掘進機進刀方式和割煤順序。巷道煤體堅硬完整時，要按常規方式從巷道腰線處進刀，先割腰線以上的煤體，并及時支護，然后截割并支護腰線以下煤體；巷道煤體松軟破碎時，可采用“V”字形方式進刀，先截割出巷道頂部3個臨時支護錨桿位置，及時支護，然后截割剩余煤體。

采用鉆爆法掘進時，必須采用光面爆破工藝，嚴格控制周邊眼距、數量、角度和裝藥量，以減小對巷道圍巖的工程破壞；必要時，應留光爆層，采用人工修邊，保證巷道成形質量。穿過圍巖松軟區、斷層破碎帶等特殊地段時，必須采用人工開挖，嚴禁放炮。

2.錨桿孔施工

錨桿孔施工要根據煤巖體性質選擇適合的錨桿鉆機。頂板錨桿孔應采用輸出扭矩不小于130Nm的錨桿鉆機施工；幫錨桿孔宜采用輸出扭矩不小于80Nm的幫錨鉆機或風鉆施工。條件允許時，可采用液壓錨桿鉆機施工錨桿孔。

3.錨桿安裝

安裝前，要使用錨桿測量確認錨桿孔孔深和孔壁完好情況，并對出現的問題采取補救措施。

（1）錨固劑放置順序。當使用兩卷以上不同型號的錨固劑時，應按錨固劑凝固速度先快后慢的順序，將錨固劑依次放入鉆孔中。

（2）錨固劑安裝方法。先使用安裝棍將錨固劑推到孔底，再插入錨桿啟動錨桿鉆機邊攪拌樹脂錨固劑邊推進錨桿。

（3）攪拌與等待。安裝樹脂錨固劑時，必須嚴格按標準控制攪拌時間和等待時間。攪拌時要先慢后快、連續進行，中間不得間斷。

（4）鋪設金屬網。鋪網時要使用緊網工具，金屬網要拉緊繃展，貼緊巷壁，張緊力不得小于200N；兩網搭接要符合作業規程規定；聯網時30mm網孔每米不得少于23扣，做到扣扣相連、一扣壓一扣，每扣聯網絲擰緊不得少于3轉。

（5）托板安裝。安裝部位及周圍50mm范圍內的浮煤（矸）必須清除、找平、找實，確因調整困難時，對未接觸部位要楔緊、墊實。錨桿托板與護網或巷道圍巖表面的緊貼程度不得小于托板面積的80%。

（6）預緊：錨桿螺母必須使用錨桿鉆機或風動扳手擰緊。當錨桿鉆機扭矩不能滿足錨桿設計預緊扭矩要求時，必須采用扭矩放大器進行安裝。錨桿預緊結束，必須使用力矩扳手檢查預緊扭矩，達不到預緊扭矩的螺母必須立即二次擰緊至規定值。安裝錨索應選用電動或氣動張拉機具預緊。安裝錨索時，鋼絞線應推到孔底，安裝后外露鋼絞線長度應在150～250mm之間。張拉錨索時，要使張拉油缸與鋼絞線保持同軸。錨索施工后，應及時檢查，發現工作載荷低于預緊力時應及時進行二次張拉。

四、結語

分析總結錨網支護現場施工技術，充分利用科學的支護設計、規范的操作程序等，對于實現巷道支護的安全性、可靠性，大幅提升錨網支護質量，保證工作面回采期間巷道的支護安全和采掘接續正常、穩產高產具有顯著意義。

（作者單位：窯街煤電集團有限公司）（責任編輯：周瓊）