矿山锚固用W-Z型钢带支护优势分析

郭剑如

(晋煤集团 长平煤业公司，山西 高平 048400)

随着我国煤炭工业的快速发展和开采支护技术的不断进步，煤矿巷道支护已普遍采用锚杆支护技术。众所周知，在锚杆支护的重要构件中，"钢带"的工作机理普遍采用的是通过变形释放压力来维护巷道顶板和围岩的稳定，“钢带”具体又可分为延展吸能型(如W型钢带)和压缩吸能型(如双Z型钢带)两类。无论是W型钢带还是双Z型钢带，尽管其都有各自的特点和优势，但同时也存在着一定的缺点和不足。本文力求通过对两种钢带的支护特点进行对比分析，取长补短，合理融合，以寻求对巷道顶板和围岩来压复杂条件下支护方式有效的解决方法。

1 W型和双Z型两种钢带支护特点分析

1.1 W型钢带支护特点分析

W型钢带护表面积大，强度刚度高，与巷道表面为面接触，有利于锚杆预紧力的扩散和扩大锚杆的作用范围，组合作用和均衡锚杆的受力能力强。当顶板水平压力作用明显时，钢带发生拉伸形变起到变形让压作用，使水平应力减少的同时，支护力更加持久稳定。但此钢带较薄，当巷道垂直方向来压过大时，托板容易压入或压穿钢带，出现剪切和撕裂破坏，导致钢带失效，造成危险。W型钢带形状如图1所示。

图1 W型钢带的断面形状

1.2 双Z型钢带支护特点分析

当巷道顶板围岩产生变形压力时，双Z型钢带两端的Z型在变形压力的作用下收缩靠近，保护锚杆和钢带，且可通过钢带两端的Z型的相对位置变化观察围岩变形量。同时当围岩破裂，体积增大时，由于双Z型整体贴紧围岩从而限制破裂后的岩石产生过量的变形，破裂的岩石紧紧贴在一起而不致垮落，能够充分发挥围岩的自支撑能力，从而达到与围岩接触面积大、柔性大、防止漏岩、保护锚杆和钢带的目的。但当顶板和围岩水平方向来压明显时，极易导致此钢带受力不稳而撕裂，造成冒顶事故。双Z型钢带形状如图2所示。

图2 双Z型钢带的断面形状

2 组合式W-Z型钢带支护特点分析

通过以上比较，可见W型和双Z型钢带在巷道支护中都有各自的优势和不足，为了克服二者存在的问题，经过反复实践总结，提出了一种组合式W-Z型钢带。该钢带属于延展吸能型和压缩吸能型钢带的结合品，它既继承了W型和双Z型钢带所具有的承载速度快，锚固力大，强度刚度高等基础优势，同时又克服了二者分别对顶板围岩垂直、水平压力支撑有局限性的缺点。其工作机理是：当巷道顶板围岩来压时，W-Z型钢带组合各自发挥其作用，若巷道顶板垂直压力过大时，Z型钢带发挥其压缩吸能的作用，吸收并释放垂直压力，中间的W型钢带则起主要的支撑作用；若巷道顶板水平压力过大时，中间的W型钢带发挥其延展吸能的作用，吸收并释放水平压力，两侧的Z型钢带则轻微变形吸收压力能。

若巷道顶板垂直、水平压力都比较大时，此组合钢带则发挥其各自的优势特点来吸收释放顶板压力，而且Z型钢带部分和W型钢带部分由于延展和压缩会贴紧顶板，限制岩石大块掉落，从而使破碎顶板变为可弯曲顶板，保证了工作面各裂隙在移动过程中形成断裂块，在Z型钢带与W型钢带的相互作用下，互为牵制，形成平衡，组成“砌体梁”结构，这样就充分发挥了顶板围岩的自支撑能力，保证了顶板和围岩的稳定和安全。如图3所示。

3 结 语

综上所述，W-Z型钢带的组合作用，是解决巷道顶板围岩水平来压和垂直来压时巷道支护较好的一种方法。它不仅将W型和双Z型钢带的基础优势有效地进行了融合，而且成功地化解了二者存在的缺陷和不足，同时也一定程度上增加了钢带的护表面积，无形中提高了钢带的抗拉强度和抗弯刚度。为寻求特大断面巷道和松软破碎围岩巷道等特殊巷道的支护方法提供了有益的启示。

图3 W-Z型钢带结构