锚网支护巷道锚杆、锚索断裂原因及预防措施

胡圣峰+宋林

摘 要：锚网支护作为一种经济有效的巷道支护方式，在煤矿巷道中已得到广泛应用，但由于煤矿井下地质条件的复杂性和多变性，断锚、断索现象时有发生，对安全生产及人员生命构成威胁。通过分析施工巷道断锚、断索原因，提出了相应的防范措施。

关键词：锚网支护；锚杆（索）；断裂原因；防范措施

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

1 概述

崔庄煤矿23下06工作面是二采区（3下）采区东翼开采的第五个工作面，工作面采用走向长壁后退式采煤法综采放顶煤工艺开采，机采高度2.4m，放顶煤高度1.72m，煤层倾角平均13°，结构简单，煤层普氏硬度系数f=2.0-2.5，且不同部位质量差异比较小。就勘测数据来看，工作面部位煤层均在4.12m左右，走向共724m，且倾斜长139m。其中，顶板厚泥岩共2.91m，中砂层厚8.75m。

2 巷道断面及支护参数设计

23下06工作面运输设计成沿着煤层底板逐步掘进，断面为矩形形状，宽度为3.6m、高度为2.5m，净断面积为9㎡。为提高煤层顶板稳固性，作业时选择用锚索、W钢带、锚杆以及金属网进行联合支护。要求每排至少设置5根顶锚杆，间距控制在750mm左右，排距则可以控制在900mm左右。其中，锚杆选择用φ20×2000mm左旋螺纹钢锚杆，搭配使用MSK23-50树脂锚固剂进行锚固作业。另外，对于与巷道的部分，需要将顶锚杆设置成15°角，并至少与巷帮间距在300mm以上，其余部分则可以垂直布置于顶板。基于地质环境要求，本项目选择应用长3300㎜的W钢带压网设置与顶部，并利用10#镀锌铁丝来制作规格为4000mm×1000mm的菱形网，而网格规格为40mm×40mm。

补强锚索每隔1.8m布置2根，配215×215×12mm托盘，沿巷道呈矩形布置，间排距1500×1800mm，锚索长度以锚入顶板稳定岩层中不少于1m 为原则，锚索外露长度（锁具外）为150～250mm。每根锚索用1支MSK2350和2支MSZ2350型树脂锚固剂，锚固力不小于200KN。

帮锚杆每排布置4根，排距900mm，间距800mm，锚杆为φ18×1600mm左旋螺纹钢锚杆，靠近顶板的锚杆仰角为15度，其余与巷道垂直布置；帮部采用规格为2000㎜×60mm×8mm钢筋梯压网，菱形网规格为：网长×网宽=2500㎜×1000㎜，网孔边长：40×40㎜。附图运输顺槽锚杆、锚索布置图。

3 顶板锚杆及锚索断裂原因探究

3.1 断裂现象

顶板锚杆与锚索断裂在煤矿作业中比较常见，就本项目实际情况来看，锚杆断裂情况多集中在回采后期阶段，与工作面煤壁距离50m左右范围内的顶板角锚杆尾部80cm～100cm位置。锚索断裂情况则多集中在回采后期运输顺槽超前段，与工作面煤壁间距30m左右范围内，多表现为锚索尾部5cm～10cm位置钢绞线断裂。

3.2 断裂原因

3.2.1 地质因素

23下06工作面运输顺槽，北面为已经回采完毕的23下04工作面，上方则为二采区（3上）04（1）、04（2）、05、03、和01工作面老空区。这样如果顶板压力逐渐增大，并且存在离层位移情况是，会对锚杆承载性能提出更高要求，一旦超出承受限度，便会造成锚段断裂。另外，对工作面进行回采时，运输顺槽超前压比较集中，在受到顶板压力时，会造成顶板岩层层间出现错动，促使煤层和岩层产生位移甚至分离，使得钢绞线后部自由段剪切力作用加大，松散度增加，可以起到的锚固效果降低，强度逐渐降低最终断裂。

3.2.2 设计不科学

此项目所处位置地质环境比较复杂，顶底板变化明显，为保证回采作业实施的安全性，必须要采取有效的支护处理。但是就实际情况来看，因为缺乏必要参数，在对巷道中锚杆、锚索长度以及直径进行设计时，存在较大的问题，设计参数不科学，最终导致在作业时出现锚杆、锚索断裂情况。

3.2.3 质检不完善

支护所用锚杆、锚索自身性能与质量如何，在根本上影响着工作面支护效果。针对此必须要提前制定完善的质检体系，重点做好材料采购与质量验收作业，确保支护用锚杆和锚索不存在任何质量隐患，严禁不合格材料应用到施工中。

3.2.4 操作不良

工作人员操作不规范也是导致问题出现的主要因素，是提高锚杆支护效果的分析要点。就本项目来说，安装时需要将顶部锚杆设置成与顶板15°夹角，但是实际作业时，为降低操作难度，对夾角控制不当，实际结果与设计要求差异较大，导致后期锚杆断裂。

4 预防措施与效果

（1）对二采区（3下）内煤质松软、压力大以及片帮等特殊区域，提前结合地质勘查方案，对煤层变化特点进行了总结分析，且在最后编制出合理支护方案，确定各项参数的合理性。同时也加强了对锚杆和锚索等原材料质量的检验，完全按照专业体系进行采购和验收，消除因材料质量不当而出现断裂问题的因素，保证锚杆、锚索支护的合理性。（2）重视作业质量验收与检验，安排专业技术人员应用锚杆角度检测仪对每个掘进面进行巡检，并做好数据记录，确保每个部位角锚杆支护的科学性。对于巷道内存在的失效锚杆、锚索要及时补强，且做好跟踪记录，确定不会出现变形和断裂问题。（3）重视班前确认，即对上一班施工结束的顶帮锚杆预紧力进行有效检测，查找是否存在失效锚杆，且要及时补强，消除一切质量与安全隐患。落实顶板离层仪监管，要重视出现顶板破碎和压力大的工作面，并选择应用架设钢棚方式进行复合支护处理，保证巷道高冒区两端、中部以及巷道扩宽位置应用加密锚索进行加强支护处理。 加强锚索保护作业，本项目各掘进面均选择用10#铁丝顺工作面巷道方向将锚索头扭结，对顶部金属网进行绑扎，进行锚网支护处理。并且，工作面两顺槽超前支护段50m范围均应用专门钢管护套进行保护处理，要求与巷道中线保持平行进行安装，然后用绳卡紧固，将所有挂钩挂在顶部金属网上，对锚索进行有效保护，减少锚索断裂问题的发生。

5 结论

应结合煤矿井下实际情况，来采取各项有效措施进行处理，提高锚杆、锚索支护效果，减少断裂问题的发生，消除锚网支护巷道作业安全隐患，提高矿井生产综合效率。

参考文献：

[1]王海龙.锚网支护巷道锚杆、锚索断裂原因分析及预防措施[A].北京：中国科技新闻学会，2011.

作者简介：胡圣峰，男，山东微山人，工程师，主要从事安全生产管理工作。