浅谈煤巷锚索网喷联合支护技术

孙洪淼

[摘 要]锚索网喷支护能够将松散的煤、岩结合成整体，这样就改善了围岩的物理力学性能，从而形成可靠有效的结合拱结构，提高了支护的承载能力和稳定性，降低了底鼓应力的集中度，有效的控制了巷道的变形量。

[关键词]锚杆、锚网、锚梁喷支护、支护技术

中图分类号：TE305 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）36-0184-01

现在矿井在掘送煤巷时大多采用u型棚支护，U型棚支架虽有抗压性能好，承载能力大等特点，但由于矿压穿过煤层，支护在受压变形的同时，围岩散压力一直处于上升状态，较难稳定，并由于支架的变形不能适应煤体或围岩的变形，而且此种支护也不能封闭煤体或围岩，防止其表面风化，故很难维持巷道的稳定，锚杆支护技术因其支护成本较低，支护效果较好，因此被广泛地应用于巷道支护中，锚杆支护理论一般分为悬吊理论、松动圈理论、组合拱理论和组合梁理论等。由于巷道顶板岩性不同，仅仅使用单一的锚杆支护远远不能满足顶板支护的需要。矿井采区回风巷采用锚杆、锚网、锚梁喷联合支护试验，试验取得了成功，支护效果良好，降低了支护成本，减少了架棚支护比例，填补了矿井锚杆、锚网、锚索梁支护在回采巷道应用的空白，取代了被动的架棚支护工艺。该巷开始采用了架棚支护，棚距0.6米，支护效果不理想，巷道变形严重，巷道修复量大，危及工人生命安全，支护成本高，该段巷道下了底梁子，但底鼓现象仍很严重，不易于维护，根据顶板离层测试仪观测，顶板变形度较大，为了改变这种被动局面，必须改用适合回采巷道压力等特点的新型支护体系，如果继续采用架棚支护将无法改变被动支护的状况，经分析采用锚杆、锚网、锚梁喷联合支护可以提高巷道顶板的自身强度和稳定性，增强自身承载能力，能明显改善支护状况。而锚杆锚网锚梁喷支护能够将松散的煤、岩能结合成整体，这样就改善了围岩的物理力学性能，从而形成可靠有效的组合拱结构，提高了支护的承载能力和稳定性，降低了底鼓应力的集中度，能够有效的控制巷道的变形量。锚杆、锚网、锚梁喷联合支护不是消极地支护已松动的煤、岩体，而是主动地保持煤、岩体的完整性、稳定性，控制煤、岩体变形、位移及裂隙发展，充分发挥煤岩自身的支承作用。即以护为主，以支为辅，是加固松动圈而不是支护松动圈的一种较为合理的一种支护形式.

一、巷道维护特点

1、由于受采动影响煤层顶、底板受到破坏，围岩应力重新分布，巷道煤岩体变形会持续变化和增加，对支护的长期稳定性影响很大。

2、受巷道埋深影响，地压较大，巷道底鼓和两帮变形都很强烈。底板在近乎无约束状态将发生强烈破坏，只能通过加强两帮及底角来减缓底鼓，难以从根本上控制底板变形，因此控制底板岩层离层鼓起失稳的难度非常大。

3、煤层倾角原因剪应力效应明显，煤体易滑落失稳，给支护带来了一定的难度。

4、巷道直接顶顶板较完整，但小构造发育，地应力相对集中，对正常掘进影响很大，顶板管理相对困难。煤层硬度中等，帮部成型自稳能力较差，后期受采動影响破坏变形失稳速度快，承载能力低，因此帮部围岩控制要求高。

综上所述，巷道围岩稳定性控制问题，以及两帮及底板的控制难度都很大，顶板的安全状况差，是煤巷锚杆、锚网、锚梁喷联合支护所面临的突出难解决的课题之一，必须引起高度重视，该类巷道围岩稳定性控制技术研究具有一定的挑战性。

二、支护关键技术手段

1、高性能超高强锚杆：抗破断强度更高，支护刚度更大，限制变形更加有力，针对巷道急剧膨胀扩容产生的高应力控制效果会更有效。

2、大托盘：锚杆采用大托盘（尺寸为200×200mm）、锚索采用400×400mm的大托盘，增大护表面积，减轻目前所用的普通小托盘与围岩局部小面积接触而产生的点载荷作用，防止围岩挤压破损，将对松散层裂破碎岩体起到较好的维护效果。

3、新型阻尼螺母：能提供较大扭矩，与高性能预拉力锚杆配套，提高锚杆安装过程的可靠性，保证支护系统整体安全可靠。

4、高预紧力：采用MOS-90J2型气扳机可以实现锚杆8～10t的高预紧力，有效增加锚杆对巷道围岩支护初期的控制作用，提升锚杆支护的作用级别。

5、组合应用：该采区回风道采用锚杆、锚网、锚梁喷联合支护后断面修改成矩形。矩形断面：净宽3.4米，净高2.7米，锚索梁按每米一组布置，锚索间排距1000×1000mm，每个组合梁上用3根锚索固定，锚索钢绞线长6.3米，锚索选用φ15.24mm钢绞线，采用端头锚固，2卷树脂药卷（2×600mm）锚梁选用矿用工字钢，锚梁长2.5米，为了形成稳定的支护体系，巷道的两端及顶板的锚杆选用φ20mm，排距1000mm，间距为800mm。巷道两帮侧压较大，为防止煤体片帮，采用了挂网喷碹的方法，铺设钢筋网，规格为1.5米×2.0米，网目为60×60mm，墙体及顶板喷碹厚度100mm，锚索外露长度均不超过0.3m。

三、整体方案设计

为保证巷道在最终变形后能满足通风、行人等安全生产需要，预留巷道断面以满足变形的要求巷道断面9.14m2。

1、巷道顶板采用6根左旋锚杆专用螺纹钢超高强预拉力锚杆加3.8m长钢带、Ф6mm钢筋网联合支护。锚杆间距800mm，排距1000mm。锚杆预紧力不低于50kN，锚固力不低于120kN。锚杆采用200×200mm的大托盘。

2、巷道两帮采用8根左旋锚杆专用螺纹钢超高强预拉力锚杆加1.6m钢带、菱形金属网联合支护。锚杆间距为600mm，排距为800mm。锚杆预紧力不低于50kN，锚固力不低于80kN。锚杆托盘采用130×150mm的托盘。

3、每隔两排锚杆在顶板中间位置布置一套单体锚索，钢绞线规格为Φ17.8×6.3m。锚索排距1.8m，预紧力60～70kN，锚固力不低于200kN，托盘采用400mm×400mm的大托盘，单体锚索紧跟迎头施工安装。每隔2排锚杆布置一套锚索梁，沿顶板中线两侧各0.9m布置锚索钻孔，钢绞线规格为Φ17.8×6.3m，2.2m轻型槽钢上两眼间距1.8m。预紧力80～100kN，锚固力不低于200kN。锚索梁排距为1.8m，锚索梁滞后迎头3～5m进行施工安装。

4、喷射混凝土厚度选择。喷层过薄影响支护强度，过厚影响其柔性，使脆性增加，易于煤、岩离层，而使煤、岩形成的承载结构不能保持。根据巷道服务年限、跨度、围岩稳定性，确定喷射混凝土厚度为100mm。分二次喷射混凝土，初喷厚度40mm，复喷达到100mm厚度。

四、巷道采用高性能锚索网喷支护，它与巷道一直采用的U型棚支护直接成本相比较，能够较高的节省施工成本。采用高性能锚杆、锚网、锚梁喷联合支护，能够解决巷道矿压大，变形严重和巷道维修工程量大的问题，同时减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率，为巷道快速掘进和快速回采提供了更好的条件。endprint