锚网喷支护技术的研究分析

蒋庆飞

（淮北矿业集团芦岭煤矿修护一区，安徽 淮北 235000）

0 引言

煤炭行业作为我国传统能源的重点行业，其安全问题不容忽视，巷道的安全直接关系到煤矿的安全生产，如何选择合适的支护方式便成为了保证煤矿安全生产，保障职工生命安全的关键问题。锚、网、喷联合支护是通过锚入围岩内部的锚杆，克服岩石抗拉强度小的弱点，充分利用围岩自身抗压强度大的特点，在巷道周围形成一个整体、稳固的岩石支撑带，从而达到维护巷道的目的，是一种积极的防御性支护方法。

1 锚网喷支护作用的机理

锚网喷支护既充分发挥锚杆的作用，又充分发挥喷射混凝土的作用。同时网使围岩表面破碎圈完整化，使喷层平整均匀，同时增加抗弯、抗剪能力，并具有较高柔性和较大的变形量。锚网喷支护突破了一切旧的支护形式和支护理论，不是消极地支护已松动破坏的围岩，而是积极主动地保持围岩的完整性、稳定性、控制围岩变形、位移和裂隙发展，充分发挥围岩自身的支承作用。即以护为主，支为辅，是加固松动圈而不是支护松动圈的一种较为合理且适应软岩变形特征的一种支护形式。锚杆将围岩松动圈进行加固，形成锚杆——围岩同承载的组合拱，并可随围岩共同移动。软岩支护中，喷射混凝土具有以下作用：

（1）及时封闭围岩，防止风化。

（2）改善围岩应力状态，提高强度，充填张开的节理、裂隙、固结围岩，起到补强作用。

（3）起到柔性支护作用。喷射混凝土能和围岩紧密地粘结在一起，在厚度不大时具有柔性，能随围岩一起位移，并在位移过程中产生支护反力。

（4）形成组合拱作用。喷射混凝土把破碎的岩块联成整体，形成承载结构，从而隔绝深部围岩进一步变形，使其达到三向应力状态。

锚网喷支护的主要作用：

（1）挤压加固作用。在锚喷支护作用的过程中，锚杆全长范围内防止了岩块的错动滑移，围岩的变形受到抑制，且两锚杆间的岩块在约束力的挤压下，产生成拱效应，加以喷射混凝土也提高了岩体的黏结力，从而提高了围岩的强度。

（2）组合、悬吊作用。在巷道围岩中安装锚杆，提高了顶板岩层的承载能力，有效地阻止了岩层的层间错动，喷射混凝土与岩石的紧密黏结，提高了围岩的承载能力。

（3）改善围岩应力状态。巷道爆破成型后，及时地喷射一层混凝土，将围岩表面凸凹不平处填平，消除了因岩面不平引起的应力集中现象，同时，能使钢筋网紧贴岩面。

（4）抗变形能力。挂网后，可使松动的岩石不脱落，锚杆不外露，喷射混凝土使得围岩形成一个自然拱，锚杆全长起到了锚固作用，钢筋网提高了抗弯和抗大变形的作用。

2 施工工艺

施工的主要工艺流程如下：光面爆破→铺设铁丝网(拱部)、安装金属管缝式锚杆→初喷混凝土→铺设钢筋网、安装树脂锚杆→复喷混凝土。其中，一次支护的工艺流程如下：光面爆破→敲帮问顶→清除浮岩→钻凿锚杆孔→铺设铁丝网(拱部)、安装金属管缝式锚杆→初喷混凝土。进行一次支护时，有以下几点要求：①光爆后，要及时进行临时支护，尽量减少空顶时间，防止片帮、冒顶；②安设一次锚网后，要及时进行初喷，以封闭围岩，减少暴露时间，防止风化；③初喷时，要将超挖处喷实填平，将硐室喷出半圆拱轮廓成形，为二次支护时铺设钢筋网提供方便；④安装管缝式锚杆时，在锚杆尾部绑上一根300mm 长的8# 铁丝，并在初喷时将其露在喷层之外，作为二次支护时安装树脂锚杆的标志和挂吊钢筋网之用。一次支护初喷后只要巷道成形好，没有明显凹凸现象，二次支护时就相对容易得多。

在进行二次锚网支护时，需要搭设工作台，拱部铺设钢筋网和安装树脂锚杆均需要在工作台上进行进行二次支护时，要求如下：①铺设钢筋网时，网片要紧贴初喷层面，使用一次支护时预留的铁丝绑扎，网片间要求搭接240mm，并用网片边缘的搭钩相互连接牢。搭钩可以用专用的折钩工具折弯，钩在相互搭接的网片边缘，有效搭钩要达到总数的60%以上。②钻凿锚杆孔时，采用Φ27mm 的钻头，孔深不小于1750mm，同时应保证锚杆孔尽量垂直硐室轮廓线。③安装树脂锚杆时，锚杆插入后，必须及时旋转杆体，以保证树脂与固化剂充分拌和，保证锚固力。④锚杆托盘要紧贴钢筋网片，并拧紧螺栓，将钢筋网紧压在初喷层面上。

3 影响软围岩锚网喷支护体系质量的因素分析

3.1 锚杆材质对支护质量的影响

管缝式锚杆锚固力与材质、锚杆直径、围岩硬度、爆破质量、锚杆安装方式及安装质量有关。管缝式锚杆用A3 钢，厚2.75mm 的钢板加工而成，设计拉断力12t。A3 钢本身抗拉强度低，一般为240kN/mm2。实践检测，H43mm、L1600mm 的管缝式锚杆在细砂岩中的初锚力为5t左右，在软煤中小于1t，在软岩中小于4t，一般2～3t。经分析，就其受力而言，因软岩(煤)的孔壁有一定的可压缩变形量，从而对锚杆施加的径向力小而造成。针对这一特点可采用增加锚杆布置密度来提高组合拱的支撑能力。从大量的锚网喷支护巷道的破坏情况分析，因锚杆材质造成的破坏形式有下列几种：

①锚杆拉断。有受轴向力拉断和偏心受力拉折断等多种破坏方式。因锚杆锈蚀造成强度大大降低和杆体本身抗拉能力不足等造成。

②端头挡圈拉脱。因围岩移动量大而将挡圈拉脱造成网喷层离层而破坏。此种情况分析应为挡圈未满焊或焊接质量不合格。上述问题可选用16Mn 钢或20MnSi 钢并经特殊工艺处理制成高强度锚杆，其抗拉强度可由240kN/mm2提高到650kN/mm2。

3.2 网

实践表明，真正将网拉断很少见，多为施工质量。一般从网连接处拉开，使支护体不完整，形成弱点、线，使围岩产生移动空间而发生破坏。

①钩连被拉开。

②施工时未连网或连网不合格，喷浆隐蔽而不易发现。

3.3 喷射混凝土

因喷层影响支护质量主要有水泥质量、配比、工艺等；工艺方面表现为初喷不及时或初喷过厚造成未及时封闭围岩和喷层与围岩固结不好，二次支护未执行或执行时间不合理

4 结语

锚网喷联合支护具有超强支护作用。经过检验，该类巷道支护强度高，稳定性强，节省了原材料，减少巷道维修工程量，具有良好的经济效益。锚网喷联合支护掘进速度快，既减轻了职工的劳动强度，又创造了安全的工作场所，安全效益显著。

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