试论锚网支护技术

徐　飞

摘要：成煤于二叠系的八煤为半亮型煤，结构简单，该文针对此煤层开采的部分锚网支护巷道破坏机理进行了分析，从断面形状及支护方式、巷道破坏形态及分析、优化施工工艺，发展联合支护四个方面研究提出防止巷道变形破坏的行之有效的措施、工艺和技术参数，具有一定借鉴意义。

关键词：锚网支护 断面形状 支护方式 施工方法

0 引言

成煤于二叠系的八煤为半亮型煤，结构简单，f=2.5，单向抗压强度25MPa，厚度2.5m，其直接顶为粉砂，厚3.0m左右，层理发育，遇水易膨胀，直接顶与煤间有厚0.2m左右的粘土岩伪顶，单向抗压强度39MPa，老顶为灰白色粉砂岩，以石英为主，钙质胶结，单向抗压强度49MPa，直接底为灰白色粉砂岩，厚1.0m。

1 断面形状及支护方式

一般情况下，巷道沿煤层顶板掘进，为两壁直墙、平底式侧梯形断面，采用端头锚固金属锚杆，顶锚杆排距700×700mm，帮锚杆为1000×l000mm，两帮和顶部均挂铁丝网，并用金属锚杆压紧，网间搭接100mm，并用铁丝连成整体。

2 巷道破坏形态及分析

锚网支护巷道变形破坏的过程可简述如下：顶板整体稳定性遭到破坏而离层弯曲，金属网下垂形成“兜肚”，顶板下沉与煤壁错接，严重的可达300mm以上；两帮在顶板岩层挤压作用下发生塑性变形，上部锚网控制区内挤压成凸起，下部溜壁片帮，锚杆失效；底板自由变形，底鼓现象普遍，巷道总体空间收敛。巷道成形后一般10~20d开始变形显现，且随埋深的加大而加剧，处于动压区时更为严重，顶帮移近量最大可达巷道断面的1/3，一般为1/4——1/6，部分巷道不经扩修无法使用，特别是有些深部巷道单纯采用锚网支护巷道变形已无法控制。经分析认为，随埋深增加，矿山压力增加，压力显现明显是主要原因；现行施工工艺不合理、支护参数设计不当也是锚网支护采准巷道变形破坏的关键所在。主要破坏原因有：

2.1 巷道两帮成形不好 煤巷掘进施工中有些炮眼、大药量、毫秒雷管一次起爆现象，致使煤壁松散，破坏裂隙遍布，造成两帮凹凸不平，难以刷齐，不能做到全部锚盘紧贴岩面，巷道锚杆受力不等，局部巷帮只靠锚杆剪切力约束，对两帮围岩没有挤压紧固作用，使围岩在自由状态下变形、破坏，导致滑移线外移，破坏范围加大。

2.2 锚杆盘紧固不及时 端头锚固金属锚杆是靠螺丝紧固托盘提供锚固力的，根据快凝水泥卷3～5min初凝，15min终凝的特点，要求在打注锚杆20～30min后对锚杆进行全面紧固，要求虽然简单，却经常被忽视；由于紧固不及时，锚杆盘往往在巷道开挖后应力平衡过程中随围岩的蠕动变形被自然压紧，致使初始围岩运动不受 限制，层间结构强度大大减弱，围岩松动圈进一步扩大，为巷道变形破坏提供了条件。

2.3 放炮影响 因巷道爆破参数掌握不合理，放大炮的现象时有发生，使本以打注锚杆的巷道因爆炸冲击波的影响，围岩裂隙增加和扩展，锚杆丝头紧固螺丝松动，锚杆锚固力下降，如二次紧固不及时，将导致围岩变形量增加，裂隙向围岩深部发展，两帮承重岩体外移，顶板相对出露面积加大引起顶板下沉。

2.4 工序不合理 现行施工工序某些方面被习惯所左右，只考虑了方便施工，而没有考虑怎样提高支护质量，如为了追求施工进度，机前巷道清理不彻底，两壁被浮煤掩埋，掘进25m移完扒装机后，才一次性补齐，此时巷帮裸露已达4～5d，围岩应力已部分释放，煤壁已遭破坏，使打注锚杆起不到应有的效果。

2.5 锚杆角度不合要求

施工中钻锚杆眼特别是顶眼时，要配合使用短、长钻杆，采用套钎法施工，机前浮煤要尽量清理干净，以满足长钻杆使用要求。但这些要求往往因赶进尺而大打折扣，导致顶部锚杆穿皮。现场实测有的锚杆锚深仅0.9m，甚至更小，锚人基岩的长度很少或根本未穿过松动圈，无法控制顶板的离层下沉。

2.6 锚杆设计不合理 目前，锚杆支护设计仍停留在经验类比法的基础上，不论何种围岩，是否受采动影响，也不论埋深多大，所用锚杆类型、规格、锚固方式都是一成不变的，唯一不同的是锚杆间排距稍有变化，但也缺乏充分依据。类比法设计的锚杆支护虽也能满足部分巷道对支护强度的要求，但更多情况下是强度过大造成隐性浪费，或强度不够造成巷道破坏。

3 优化施工工艺，发展联合支护

锚网支护是一种先进的柔性主动支护方式，大量实践也已证明，采准巷道走锚网支护的路子是正确的，但需结合具体地质条件，在合理支护参数选择的基础上，进行科学的施工和组织管理。

3.1 采取科学的施工方法

3.1.1 改进爆破方法，搞好巷道成形。两帮边眼内移一定的距离，放炮后由人工用风镐(手镐)“整形”，去除可能的应力集中点，使金属网及锚盘贴紧煤壁，同时也有利于减少爆炸冲击波影响，缩小松动圈范围，为保证锚网质量打下良好基础。

3.1.2 改进锚杆施工及安装工艺。放炮后应及时使用前探梁控制顶板，临时支护所用锚杆要另打，其位置不能妨碍正规锚杆的打设，严禁退掉前探梁在空顶情况下打注锚杆，锚杆要用专用套筒扳手紧固。铺网工作要与锚杆紧固工作同时进行。

3.2 因巷制宜，合理选择锚杆支护参数 要根据煤巷埋深、松动圈范围、受力状况和服务年限，有针对性地合理选择锚杆规格、种类、锚固方式等，合理确定支护参数。

3.2.1 顶部锚杆要保证锚固到塑变位移带，从而发挥其悬吊组合作用；要求用理论计算实际测定相结合的方法，确定松动圈范围，计算锚杆间排距。为保证顶板完整性，抑制弯曲变形，锚杆的锚固方式要做大的改变(使用树脂锚固剂，改端锚为全锚，破碎地段使用注浆锚杆，大断面硐室使用预应力锚索等)，增大锚杆杆体与孔壁之间的摩擦力，充分发挥锚杆的支护作用。

3.2.2 巷道两肩部，每排各设一根45°斜插锚杆，用以克服集中张力，促进巷道稳定性，同时作为加强措施，沿巷道顶板倾斜方向每排增设一架钢筋梯，用 l6A3圆钢制作，利用其刚性，阻止顶板弯曲变形，即实行“锚、网、梁”联合支护。

3.2.3 对巷道两帮根据松动圈范围确定锚杆类型、支护方式等；巷道两底角要增设一排45°下斜锚杆，强化巷道两帮围岩的整体性，护帮、护底。

3.2.4 金属网要铺到底，网问实行搭接。增大木托盘规格尺寸，扩大对两帮的承托面积；金属锚盘要用钢板制作，增加强度，避免挤压崩裂。

4 发展以锚网为初次支护的联合支护形式

采准巷道实行锚网支护能提高施工进度、节支降耗，部分巷道支护效果也是明显的。但靠近深部、处于动压区及软岩内布置的采准巷道单靠“锚、网”、“锚、网、梁”支护就存在矿压显现剧烈，围岩松动圈且不断扩展现象。致使巷道变形量大，修复工作量很大。要保证支护效果，支护强度必须大幅度提高，而锚杆的长度及支护密度等因受多种因素制约，无限增加是不可能的，这就要求向巷道联合支护方向发展，即“锚、网、梁、棚”技术的联合应用。

5 结语

采取“锚、网、梁、棚”支护技术，表面上看巷道一次支护投入较多，但与锚网巷道一次或多次返修造成的人力、物力、财力的浪费相比，还是比较经济合算的。