浅谈锚网支护在顶板管理中的应用

向江辉

【摘 要】锚网支护是一种有效的矿井巷道支护方式，由于对围岩强度的强化作用，可显著提高围岩的稳定性，加之具有支护成本低、成巷速度快、劳动强度减轻、提高巷道断面利用率、简化回采面的端头维护工艺，明显改善作业环境和安全生产条件等，锚网支护已成为矿井巷道的主要支护形式，代表了煤矿巷道支护技术的主要发展方向。

【关键词】顶板；管理；措施

1.锚杆支护作用原理

锚杆支护是一种安设在巷道围岩体内的杆状锚栓体系。采用锚杆支护的巷道，就是在巷道掘进时向围岩中钻锚杆眼，然后将锚杆采用机械或化学药剂的方式安装在锚杆孔内，对巷道围岩进行加固，以维护巷道的稳定性。

1.1加固拱作用

对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状围岩，如果及时用锚杆加固，就能提高岩体结构弱面的抗剪强度，在围岩周边一定厚度的范围内形成一个不仅能维持自身稳定，而且能防止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道的稳定。

1.2组合梁作用

可将平顶巷道层状顶板看作是由巷道两帮为支点的叠合梁，在荷载作用下，各层板梁都单独弯曲，每层板梁的上下缘分别处于受压和受拉状态。但是用锚杆将各组合板梁压紧之后，在荷载作用下，就如同一块板梁的弯曲一样，提高了板梁的抗弯强度，可以提高顶板岩层的承载能力。

1.3悬吊作用

悬吊作用是指将要冒落的围岩或者软弱岩层，用锚杆悬吊于上部的坚硬岩体上，由锚杆来承载围岩或者弱岩的重量。

1.4减小跨度作用

在巷道内安设锚杆，能够减少压力拱的高度和跨度。如在巷道跨中打一根锚杆，相当于在该处打一根支柱，使原来的拱分为两个小拱，小拱的跨度为原拱的一半。如果打三根锚杆，就相当于将原来的拱分成四个小拱，压力拱的跨度为原拱的四分之一，同时压力拱的高度也明显降低。

1.5围岩补强加固作用

巷道深处围岩内的岩石处于三向受力状态，而靠近巷道周边的岩石则处于二向受力状态，后者的强度远远小于前者，因此容易受破坏而丧失稳定性。在巷道内安设锚杆后，有些围岩又部分地恢复为三向受力状态，增强了自身的强度。此外，锚杆还可以增强岩层弱面的抗剪强度，使巷道周边的围岩不易破坏和失稳。

2.锚网支护设计方法

2.1现有锚网支护设计方法的评价

目前煤巷锚网支护设计主要以工程类比法和理论分析法为主，该类设计方法在现场实际应用中存在一定的局限性，主要表现在如下两个方面：

（1）用于设计的基础参数是巷道周围某几个点（甚至仅一个点）的综合地质技术资料的平均值，设计出的锚杆参数为整条巷道服务。一方面导致巷道绝大部分区域设计的锚杆参数过高，不但浪费了大量材料，增加了支护成本，也降低了巷道的掘进速度；另一方面又使巷道的某些局部地质技术条件变化区域设计的锚杆支护参数不足，引发局部冒顶事故。比如羊头岭红旗煤业东采区回风巷托夹矸掘进，预计最大夹矸厚度0.8米，实际局部地点厚度达1.2米，在此地段补打锚索补强。

（2）依据的基础性参数缺乏定量化评价指标，导致锚网支护参数设计缺乏科学、合理和确定性。尽管近年来出现的锚网支护动态设计法已在我国部分矿区得到实践，但实际应用效果并不理想。因此，需要使用更可靠的煤巷锚网支护设计方法，保证设计的可靠性。为保证巷道支护安全，煤巷每隔50m须安装一个顶板离层观测仪，巷道交叉点、特殊地质构造带等控顶面积大的地点加装1个。

2.2全线信息跟踪设计方法

该设计方案摒弃了其他设计方法的缺点，是一种全新的设计理念与现代信息技术完美结合的产物。设计步骤如下：

（1）全面分析基础地质技术数据，不是取各项参数的平均值，而是将其分成最佳条件和最差条件。

（2）用工程类比法确定锚网的初始参数。

（3）不断进行现场实测，获得应力、围岩、支护三者相互作用结果的综合信息。

（4）根据实测信息，进行支护效果评价。

（5）依据支护效果评价，用计算机重新设计巷道待掘进部分的锚网支护参数，并及时调整已支护部分的设计参数。

与已有的设计方法相比，该设计方法优点有：设计的针对性强，设计的可靠性高，可以预测巷道顶板围岩的稳定性，有利于科学化管理，工程质量易于保证，简化了设计基础的采集工作。

3.锚网支护的施工与检验

3.1锚网支护的施工

锚杆支护施工工艺流程为：掘进出煤→铺、联金属网→上钢筋托梁或钢带→临时支护→钻顶板中部锚杆孔、清孔→安装树脂药圈和锚杆→用锚杆钻机搅拌树脂药圈至规定时间→停止搅拌、等待规定的时间→拧紧螺母达到锚杆设计预紧力→从中部向外依次安装顶板锚杆。

3.2锚网支护质量的检测检验

锚杆支护施工质量检测主要包括锚固性能和安装质量。

锚固性能一般采用拉拔试验检测；锚杆安装质量，包括预紧力、几荷参数、托板、钢带及金属网等采用相应的仪器与方法检测。

4.锚网支护观测和维护

4.1加强顶板观测，及时获得顶板稳定状况的信息

（1）锚网支护巷道按设计要求每隔50m布设1个观测点，断层及围岩破碎带、应力集中区、交岔点等特殊地点加设观测点，顶板离层仪安设在巷道顶板，巷道断面中部，深基点设置在稳定岩层中，浅基点设置在锚杆端部位置。

（2）顶板离层仪由施工队队长负责及时安装。

（3）观测点实行挂牌管理，牌板上写明监测点号、安装人员、安装日期和初始数据，并指定专人负责观测数据，填写原始记录，建立观测档案。

（4）观测人员每天及时上报观测数据。

（5）矿负责部门对收集的观测数据进行认真分析，从中总结顶板变化的规律性，对观测数据异常点要进行现场调查，若现场确定该处巷道顶板活动异常威胁安全生产时，立即上报主管矿领导采取相应措施。

4.2锚网支护巷道出现顶板事故预兆要及时维护

（1）井下作业人员随时观察巷道顶板及煤壁活动情况，一旦发现顶板异常，出现顶板事故预兆要及时向矿调度室和区队值班人员汇报并采取相应措施，杜绝事故发生。

（2）顶板出现局部离层掉渣、顶锚杆断裂时，及时处理网兜、补打锚杆，确保复合顶板的完整性，尽量减小顶板离层的发展。

（3）巷道出现两帮收敛、顶板下沉、梯子梁或W钢带折叠现象时，要根据巷道顶板变形程度采取沿巷道补打木支柱或在巷道顶板增设锚索、锚索悬梁，变形严重时要及时进行二次架棚或摆木架支护。

（4）巷道顶板出现岩层断裂爆响、梯形梁（W钢带）或顶锚杆断裂，同时伴随锚索断开等一系列顶板剧烈活动来压的顶板事故预兆时，要立即撤出在危险区内所有作业人员，待顶板稳定后，立即对巷道由外往里进行二次架棚支护。

使用锚网支护需要注意的是：根据地质条件要及时调整支护密度或变更支护。有的矿井井田范围内地质构造发育，煤系地层不稳定，煤巷顶板岩石具有不稳定性，巷道掘进时经常遇到断层、顶板破碎带、顶板岩性变化带，巷道工程地质条件变化较大，为了保证巷道支护科学合理，生产区队要注意观察巷道围岩条件变化，时刻与技术部门联系，工程技术人员要根据工程地质条件变化随时修改锚网支护参数，在锚网支护不能满足安全生产需要时及时变更支护形式。

5.结语

使用锚网支护，既可发挥其加固拱作用和悬吊作用，使复合顶板内的各煤岩体与锚杆紧固成一个所谓的“组合梁”，从而提高顶板岩层的抗弯强度，减少各岩层层面滑移、离层和冒落的机率，从而保证巷道的稳定性。同时也减轻了操作人员的体力劳动，消除了棚式支护所带来的操作不安全隐患，改善了操作人员的劳动环境。 [科]

【参考文献】

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