钢塑复合网双向拉伸塑料网在巷道支护中的应用

白 伟

(陕西陕煤韩城矿业有限公司象山煤矿，陕西 韩城 715407)

0 引言

随着煤矿巷道支护技术的不断发展，辅助网对预防巷道变形、顶板离层、漏冒顶、煤壁片帮等起到非常重要的作用。然而近年来现场主要注重的是锚杆的支护功能，忽略了辅助网的支护效果。目前矿井用辅助网主要有菱形网、冷拔丝网。菱形网由铁丝编织形成，具有挠度量大、蠕变量较大、结点松散的特点，在确保施工质量的情况下，金属网对围岩的最大作用力约为0.01 MPa。对于松碎围岩，由于菱形网的强度和刚度太小、延伸率高，当网兜的挠度超过120 mm时，金属网就会失效或撕裂；冷拔丝网整体强度高，但其硬度大，不易弯曲，当地质构造影响顶板落差或不平整时，易出现冷拔丝网与围岩之间形成凹凸不平的间隙，使得冷拔丝网与围岩未结成整体，延缓了金属网的承载时效。他们均属于铁制品，当顶板含水层的水顺其裂隙流至辅助网时，日复一日的腐蚀极大地降低护表网片的抗压及抗拉强度。韩城象山煤矿依据矿井相关地质开采条件，调研了钢塑复合网、双向拉伸塑料网，并进行了工业性试验，取得了一定的经济效益。

1 工业性试验基本情况

1.1 象山矿井概况

韩城象山矿井主采3#及5#煤层，采准方式为联合开采，采区内区段按照下行方式进行开采。其中3#煤层采用切顶卸压留巷技术，可实现同一条顺槽为2个采面回采服务，5#煤层则采用区段留煤柱法进行回采。

象山矿井支护体系依次经历“U型支架+菱形网”→“钢带+锚索+菱形网”联合支护→“钢筋梯子梁+锚杆(索)+菱形网、冷拔丝网”联合支护的发展变化，然而在所有支护体系中共同之处都使用了菱形网、冷拔丝网作为顶帮支护护表网片，使用率达100%。

1.2 主要技术参数

双向拉伸塑料网假顶是专门为煤矿井下回采工作面假顶支护和巷道护帮支护设计制造的。钢塑复合网是指碳素弹簧钢丝外包裹聚氯乙烯树脂，经表面处理后而成的网状制品，如图1所示。其均采用几种高分子聚合物并填加其它改性剂，经加热，挤压，成型，冲孔，拉伸，定型，卷取等工序制造而成，具有重量轻，强度大，各向同性，抗静电，无腐蚀，阻燃的特点，是一种新型煤矿井下支护工程用网状格栅材料。钢塑复合网、双向拉伸塑料网的主要技术参数见表1。

表1 地应力现场实测数据和实验室岩芯变形参数测定结果

图1 塑钢复合网与金属片网

1.3 主要特点

与混凝土亲和力强：钢塑复合网、双向拉伸塑料网外包覆塑料层与混凝土亲和力更强，可提高喷浆巷道支护强度。

抗腐蚀：钢塑复合网、双向拉伸塑料网因其表面聚氯乙烯成分的存在，特不惧怕淋滴水的腐蚀，具有抗腐蚀及抗老化特性。

强度好：钢塑复合网单根网带的拉断力≥4 000 N，强度达到或超过10#铁线编织的菱形网。

网孔均匀：钢塑复合网及双向拉伸塑料网是双向拉伸而非编织的(菱形网由编制形成)，所以网孔蠕变量较小，而且网孔尺寸均匀，能有效防止碎煤块的掉落，保护井下工人的安全和矿车运行的安全与畅通。

挠度低：钢塑复合网、双向拉伸塑料网具备挠度低的特性，在其护表支护绷紧作用时，等同于冷拔丝网，可及早在巷道围岩变形初始阶段就能对围岩提供护表力。

2 象山煤矿使用效果评价

2.1 材料及矿压对比分析

对象山煤矿在用的网片规格及材质进行数据统计，通过的支护辅助网(钢塑复合网、双向拉伸塑料网)及象山煤矿目前使用的冷拔丝网、菱形网片，材料对比分析见表2。

表2 材料对比分析

在象山煤矿21507东采面两顺槽及综采切眼帮部依次使用冷拔丝网-菱形网-塑料网作为帮部锚杆支护的辅助网，现场观测不同支护辅助网条件下巷道顶底、两帮位移移近量，并依此分析钢塑复合网、双向拉伸塑料网是否可在象山煤矿进行应用，其中新型支护辅助网实际支护长度810 m。矿压对比分析见表3。

表3 矿压对比分析

由表3可知，在21507运输巷、回风巷，使用塑料网和使用菱形网对两巷两帮的位移移近量大小的影响不是很剧烈，使用塑料网和菱形网就能满足生产用途。考虑到象山煤矿巷道水量较大，菱形网易受腐蚀变形，故建议象山煤矿使用塑料网。

2.2 象山煤矿的应用情况

帮部收敛量：通过21507东采面两顺槽帮部收敛量观测，可知5#煤回采巷道在机掘的情况下帮部使用双向拉伸塑料网完全满足生产支护需求。5#煤回采巷道：21507采面两顺槽帮部均使用双向拉伸塑料网作为护表网片，现正帮最大收敛量45～127 mm。21507顺槽设计长度1 160 m。

正帮护表网片：3#煤回采巷道因采用切顶卸压留巷，其正帮回采后不复存在，前期掘进所使用支护的正帮护表网片仅满足一次回采动压影响，特可考虑使用双向拉伸塑料网。3#煤回采巷道：正帮采用双向拉伸塑料网作为护表网片，现正帮最大收敛量21 mm。21309辅助进风巷设计长度2 100 m。

网片的适应性：炮掘巷道，帮部使用的双向拉伸塑料网因其强度低，炮后被崩落的矸石撕扯破裂。因此不建议炮掘巷道使用双向拉伸塑料网。钢塑复合网其内部钢丝具有一定抗拉作用，故炮掘对其影响不大。南二3#回风上山帮部采用钢塑复合网作为护表网片，设计长度610 m，现帮部最大收敛量13 mm；21309辅助进风巷回风联巷帮部采用钢塑复合网作为护表网片，设计长度920 m，现帮部最大收敛量10 mm。

维修巷道：南采3#煤边界回风下山采用架设9 m2支架加固顶板支护，其U支背顶帮网片均采用钢塑复合网替代菱形网，实际支护长度80 m。

与混凝土亲和力：钢塑复合网外包覆塑料层与混凝土亲和力更强，可提高喷浆巷道支护强度，可用于象山煤矿斜巷支护护表网。

2.3 经济效益分析

冷拔丝网为32元/m2；菱形网为22元/m2；则平均价为27元/m2。双向拉伸塑料网为8.0元/m2；钢塑复合网为8.5元/m2；则平均价为8.25元/m2。2016年计划进尺8 330 m，平均巷高按照2.4 m计算，则延米节资51元，合计降低支护成本费用77万元。

3 结论

(1)在21507运输巷、回风巷使用塑料网作为辅助网进行支护，两帮位移移近量分别为<127 mm、<45 mm；而使用菱形网作为辅助网支护，两帮位移移近量分别为<1 050 mm、<33 mm，塑料网、菱形网均满足生产要求。

(2)考虑到菱形网属于铁制品，受顶板水、巷道动压、煤柱压力等影响较大，故建议象山煤矿使用钢塑复合网、双向拉伸塑料网。

(3)钢塑复合网、双向拉伸塑料网在象山煤矿的使用，适应了锚杆(索)支护辅助网片“以塑代钢”的发展总体方向，与此同时提高了象山煤矿巷道整体支护强度，极大地缩减了象山煤矿支护成本。因此，建议在韩城矿务局内其它矿井也投入使用。