锚网支护技术常见问题分析及处理

石曙光

(山西兰花科技创业股份有限公司唐安分公司,山西高平 048400)

锚网支护技术常见问题分析及处理

石曙光

(山西兰花科技创业股份有限公司唐安分公司,山西高平 048400)

近年来,煤巷锚网支护技术由于十分突出的先进性、技术性和优越性,在各类煤矿中得到广泛的应用和推广。但锚网支护在应用过程中仍然导致了多起冒顶事故的发生,本文分析了锚网支护的作用原理及应用中常见的问题,并提出了相应的解决措施。

锚网支护 问题 措施

1 概述

近年来,国内煤矿企业大力推行锚网支护,它是一种先进的主动支护工艺,使井巷工程支护技术产生了深刻的变革。但是在巷道中具体施工和应用锚网支护方法时又会遇到一些问题,制约着锚网支护的进一步推广应用。本文详尽分析了锚网支护过程中的常见问题,并提出了一些切实可行的解决办法,对巷道锚网支护技术的工程应用具有一定的指导作用。

2 锚网支护作用机理

锚网支护是一种主动支护方法,其实质是通过锚杆的轴向、横向约束效应提高围岩承载能力,使锚杆与围岩形成稳定的承载结构统一体,特别是当围岩产生塑性破坏后,锚杆-围岩承载结构的承载能力显著提高,破坏较缓慢,并能够保持较高的残余强度。

当顶板上方存在一定范围的坚硬岩体时,可在上覆坚硬岩体上悬吊直接顶,而在软岩巷道中,锚杆可以锁紧和提高破碎的岩体的强度,每根锚杆在其全长范围对围岩岩体提供加压作用力,而联结所有的锚杆加固区形成一个连续的加固拱,既提高了本身围岩的强度,又有效的抵抗了外部岩体地压,防止变形,同时还可以随围岩共同移动。因此,锚杆支护在锚固顶板范围内能获得成功的一个原因就是悬吊作用。

锚杆在层状岩体中支护时,叠合在一起的层状岩层由于受到锚杆的轴向力和抗剪切力的作用而被挤紧, 层间摩擦力随之增大。同时阻止了层状岩层的错动,从而将叠合梁转化为组合梁。然而,组合梁形成于承载过程中,锚杆的作用和承载能力难以计算,因此,该理论难以应用到锚杆支护设计中。

同时,锚杆与锚网支护作用有机的结合,大大提高了围岩的抗弯、抗剪能力,使加固拱形成一个更完成的机体。

3 锚网支护常见问题分析

锚网支护的应用提高了整体掘进机械化水平,取得了较好的经济效益。然而锚网支护应用过程中也存在着以下问题。

(1)煤矿企业在井下施工打锚杆、锚索孔时,导通顶板水,造成工作面淋水,恶化了工人作业环境,增加了窝头排水工作,严重影响了施工进度。

(2)锚网支护应用在永久性巷道时,由于服务年限长或受动压影响,造成顶、帮 煤体风化掉落,巷道出现变形、失修,锚杆、锚索支护强度降低,甚至失效,同时,锚杆、网片由于巷道的积水等因素而出现锈蚀现象,造成局部垮落冒顶等问题。

(3)巷道掘进施工中,地质条件发生变化,煤体较酥时, 造成局部片帮、高顶等现象,使得钢带压不住煤体。

(4)没有合理使用巷道爆破参数,违规使用放大炮、起爆毫秒雷管等,致使煤壁松散,增加和扩展了围岩裂隙,造成两帮成形不好,全部锚盘无法紧贴岩面,围岩变形量增加,裂隙向围岩深部发展,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。

(5)一些煤矿企业的锚杆支护设计仍停留在经验类比法的基础上,没有根据围岩的性质,埋深的大小合理选择锚杆类型、规格和锚固方式,虽然有时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。

(6)现行施工工序不合理,某些方面只考虑了施工方便和进度,没有彻底清理机前巷道,浮煤掩埋了巷道两壁,致使巷帮裸露时间过长,围岩应力已部分释放,煤壁已遭破坏,顶部锚杆锚入基岩的有效长度很少,无法控制顶板的离层下沉。

(7)巷道内锚网支护后煤岩新的应力平衡状态没有完全阻止顶板的微量下沉和两帮煤体向内部的少量位移,继而网兜现象在强度弱的地段出现并随着时间的推移,最终出现掉网兜或网兜破裂,顶部掉渣,两帮内鼓,严重时出现冒顶。

(8)锚网支护施工过程中,由于在打注锚杆后没有及时全面紧固锚杆,则由于围岩的蠕动变形,锚杆盘往往被自然压紧,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。

4 解决措施

(1)针对井下施工工作面淋水的问题,可在打好锚杆孔后,在锚杆索体上缠绕用长条小布袋装的堵水材料,阻止水流流向工作面。

(2)永久性巷道采用锚网支护时,最好采用锚网与喷浆联合支护,增强巷道的支护强度,阻止煤体过早风化掉落。

(3)掘进施工煤体较酥时,可在钢带下(上)方垫带锚杆孔的木托板,使得钢带能够压紧煤体。缩小排距或采用锚喷支护,必要时可以采用工钢与锚网联合支护的方式。

(4)在锚网支护的巷道实施光面爆破,使掘进的巷道轮廓符合设计要求,围岩表面光滑,成形规整,岩帮基本不受破坏,减少裂隙,提高稳定性。

(5)要根据巷道的服务年限合理选择支护的设计参数,增加金属网的强度、耐锈蚀性,抗氧化性、增大网丝直径、增加网孔密度、增加锚杆的支护密度,保证巷道在服务期间的稳定。

(6)加强锚网施工管理,及时支护,减少顶帮的裸露时间,防止顶板下沉离层,减少顶网兜出现的机会,防止片帮造成超宽;及时上足预紧力,保证根锚都及时起支撑作用,防止顶板离层、溜帮,增加铺联网质量,增加网对顶帮的张力;按设计施工好锚杆角度,使压力按设计传递;按设计要求打锚索。

(7)在锚网支护施工中,应先吹净锚杆眼内残余的煤岩粉末,顶部锚杆角度应尽量垂直岩层的层理方向,保证锚杆具有有效的支护长度,严禁施工串皮锚杆,必须紧贴煤壁上锚杆托盘及螺栓,并将网拉紧。

(8)定期检查服务年限较长的锚网巷道支护状况,对发现的问题及时处理,如补打锚杆、锚索或套支U型钢、工字钢支架等。

5 结语

及时高效地解决锚网施工中出现的问题,对扩大推广应用锚网支护技术具有十分积极的意义。而通过优化设计和加强施工管理,是提高锚网支护施工质量,提高井巷安全性的有效措施。

[1]锚杆支护新技术与产品选型设计及事故防范处理实用全书[M].中国知识出版社,2005年.

[2]邓小林.深井煤巷锚网支护技术优化及管理[J].煤矿开采,2005年06期.

[3]潘金来.深部巷道锚注支护技术应用[J].煤炭技术,2009(06).

石曙光(1979—),男,山西高平人,本科,技术员,主要从事煤矿井下开拓掘进工作。