錨網支護巷道錨桿、錨索斷裂原因及預防措施

胡圣峰+宋林

摘 要：錨網支護作為一種經濟有效的巷道支護方式，在煤礦巷道中已得到廣泛應用，但由于煤礦井下地質條件的復雜性和多變性，斷錨、斷索現象時有發生，對安全生產及人員生命構成威脅。通過分析施工巷道斷錨、斷索原因，提出了相應的防范措施。

關鍵詞：錨網支護；錨桿（索）；斷裂原因；防范措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.058

1 概述

崔莊煤礦23下06工作面是二采區（3下）采區東翼開采的第五個工作面，工作面采用走向長壁后退式采煤法綜采放頂煤工藝開采，機采高度2.4m，放頂煤高度1.72m，煤層傾角平均13°，結構簡單，煤層普氏硬度系數f=2.0-2.5，且不同部位質量差異比較小。就勘測數據來看，工作面部位煤層均在4.12m左右，走向共724m，且傾斜長139m。其中，頂板厚泥巖共2.91m，中砂層厚8.75m。

2 巷道斷面及支護參數設計

23下06工作面運輸設計成沿著煤層底板逐步掘進，斷面為矩形形狀，寬度為3.6m、高度為2.5m，凈斷面積為9㎡。為提高煤層頂板穩固性，作業時選擇用錨索、W鋼帶、錨桿以及金屬網進行聯合支護。要求每排至少設置5根頂錨桿，間距控制在750mm左右，排距則可以控制在900mm左右。其中，錨桿選擇用φ20×2000mm左旋螺紋鋼錨桿，搭配使用MSK23-50樹脂錨固劑進行錨固作業。另外，對于與巷道的部分，需要將頂錨桿設置成15°角，并至少與巷幫間距在300mm以上，其余部分則可以垂直布置于頂板。基于地質環境要求，本項目選擇應用長3300㎜的W鋼帶壓網設置與頂部，并利用10#鍍鋅鐵絲來制作規格為4000mm×1000mm的菱形網，而網格規格為40mm×40mm。

補強錨索每隔1.8m布置2根，配215×215×12mm托盤，沿巷道呈矩形布置，間排距1500×1800mm，錨索長度以錨入頂板穩定巖層中不少于1m 為原則，錨索外露長度（鎖具外）為150～250mm。每根錨索用1支MSK2350和2支MSZ2350型樹脂錨固劑，錨固力不小于200KN。

幫錨桿每排布置4根，排距900mm，間距800mm，錨桿為φ18×1600mm左旋螺紋鋼錨桿，靠近頂板的錨桿仰角為15度，其余與巷道垂直布置；幫部采用規格為2000㎜×60mm×8mm鋼筋梯壓網，菱形網規格為：網長×網寬=2500㎜×1000㎜，網孔邊長：40×40㎜。附圖運輸順槽錨桿、錨索布置圖。

3 頂板錨桿及錨索斷裂原因探究

3.1 斷裂現象

頂板錨桿與錨索斷裂在煤礦作業中比較常見，就本項目實際情況來看，錨桿斷裂情況多集中在回采后期階段，與工作面煤壁距離50m左右范圍內的頂板角錨桿尾部80cm～100cm位置。錨索斷裂情況則多集中在回采后期運輸順槽超前段，與工作面煤壁間距30m左右范圍內，多表現為錨索尾部5cm～10cm位置鋼絞線斷裂。

3.2 斷裂原因

3.2.1 地質因素

23下06工作面運輸順槽，北面為已經回采完畢的23下04工作面，上方則為二采區（3上）04（1）、04（2）、05、03、和01工作面老空區。這樣如果頂板壓力逐漸增大，并且存在離層位移情況是，會對錨桿承載性能提出更高要求，一旦超出承受限度，便會造成錨段斷裂。另外，對工作面進行回采時，運輸順槽超前壓比較集中，在受到頂板壓力時，會造成頂板巖層層間出現錯動，促使煤層和巖層產生位移甚至分離，使得鋼絞線后部自由段剪切力作用加大，松散度增加，可以起到的錨固效果降低，強度逐漸降低最終斷裂。

3.2.2 設計不科學

此項目所處位置地質環境比較復雜，頂底板變化明顯，為保證回采作業實施的安全性，必須要采取有效的支護處理。但是就實際情況來看，因為缺乏必要參數，在對巷道中錨桿、錨索長度以及直徑進行設計時，存在較大的問題，設計參數不科學，最終導致在作業時出現錨桿、錨索斷裂情況。

3.2.3 質檢不完善

支護所用錨桿、錨索自身性能與質量如何，在根本上影響著工作面支護效果。針對此必須要提前制定完善的質檢體系，重點做好材料采購與質量驗收作業，確保支護用錨桿和錨索不存在任何質量隱患，嚴禁不合格材料應用到施工中。

3.2.4 操作不良

工作人員操作不規范也是導致問題出現的主要因素，是提高錨桿支護效果的分析要點。就本項目來說，安裝時需要將頂部錨桿設置成與頂板15°夾角，但是實際作業時，為降低操作難度，對夾角控制不當，實際結果與設計要求差異較大，導致后期錨桿斷裂。

4 預防措施與效果

（1）對二采區（3下）內煤質松軟、壓力大以及片幫等特殊區域，提前結合地質勘查方案，對煤層變化特點進行了總結分析，且在最后編制出合理支護方案，確定各項參數的合理性。同時也加強了對錨桿和錨索等原材料質量的檢驗，完全按照專業體系進行采購和驗收，消除因材料質量不當而出現斷裂問題的因素，保證錨桿、錨索支護的合理性。（2）重視作業質量驗收與檢驗，安排專業技術人員應用錨桿角度檢測儀對每個掘進面進行巡檢，并做好數據記錄，確保每個部位角錨桿支護的科學性。對于巷道內存在的失效錨桿、錨索要及時補強，且做好跟蹤記錄，確定不會出現變形和斷裂問題。（3）重視班前確認，即對上一班施工結束的頂幫錨桿預緊力進行有效檢測，查找是否存在失效錨桿，且要及時補強，消除一切質量與安全隱患。落實頂板離層儀監管，要重視出現頂板破碎和壓力大的工作面，并選擇應用架設鋼棚方式進行復合支護處理，保證巷道高冒區兩端、中部以及巷道擴寬位置應用加密錨索進行加強支護處理。 加強錨索保護作業，本項目各掘進面均選擇用10#鐵絲順工作面巷道方向將錨索頭扭結，對頂部金屬網進行綁扎，進行錨網支護處理。并且，工作面兩順槽超前支護段50m范圍均應用專門鋼管護套進行保護處理，要求與巷道中線保持平行進行安裝，然后用繩卡緊固，將所有掛鉤掛在頂部金屬網上，對錨索進行有效保護，減少錨索斷裂問題的發生。

5 結論

應結合煤礦井下實際情況，來采取各項有效措施進行處理，提高錨桿、錨索支護效果，減少斷裂問題的發生，消除錨網支護巷道作業安全隱患，提高礦井生產綜合效率。

參考文獻：

[1]王海龍.錨網支護巷道錨桿、錨索斷裂原因分析及預防措施[A].北京：中國科技新聞學會，2011.

作者簡介：胡圣峰，男，山東微山人，工程師，主要從事安全生產管理工作。