关于煤矿掘进锚网支护的技术研究

（安徽省淮北市煤炭管理监察大队 安徽淮北 235000）

摘要：近年来，对淮北矿区部分矿井，在井下煤层巷道支护方面存在的问题进行了认真分析和归纳，并且各有关单位开展了科技攻关，积极应用当前已有的矿井支护新技术，取得了一批具有国内领先水平的煤巷^网支护研究成果，在此基础上提出了最佳解决方案并进行了实施，有效地保障了矿井生产的安全，取得了良好的效果。通过分析指出，随着开采水平向下延伸，地质构造将会更加复杂且频遇断层和水患等问题。对此，提出了锚网支护以及金属支架支护方法，从监测模型、技术层面以及安全层面对比，认为采用锚网支护等方法整体优势更好。

关键词：煤矿锚杆支护；快速掘进；新技术研究

在煤矿巷道掘进工作中，快速支护施工工艺已成为提高巷道支护效果、实现快速掘进的关键。然而，锚杆支护作为一种有效的采准巷道支护方式，由于对巷道围岩强度的强化作用，可显著提高围岩的稳定性，因而成为煤矿企业矿井巷道的一种主要支护形式。

一、目前煤矿掘进使用的锚网支护的特点

（一）采用20MnSi无纵筋左旋螺纹钢加工，其强度和延伸率都符合高强度锚杆对材质的要求，材质优良，取材方便，杆体表面凸纹能够满足搅拌阻力和锚固要求，不必二次加工。

（二）外端螺纹部采用低强度损失加工新工艺，螺母、托盘、钢带等附件尺寸匹配、强度相当。

（三）双重减摩措施，保证实现预拉力（初锚力），并调整锚杆外端受力。

（四）扭矩螺母实现快速机械安装结构。

（五）有醒目的标志直观显示安装施工质量。

（六）配套的新型附件性能优越，包括顶板用M型钢带和帮用的Ⅱ型轻型带钢，前者是针对W型钢带易撕裂、抗弯模量小的缺陷，经过断面形状优化产生的高翼缘结构；后者是针对钢筋梯子梁焊点不牢，整体性差，与围岩接触困难的缺陷而开发出来的，用料省，整体力学性能好，它们都属于更新换代产品，有多种规格和多个系列。为了强调预拉力的作用，这种锚杆又称高性能预拉力锚杆。

（七）锚杆支护系统的缺点

锚杆支护设计方法不科学。虽然已制定煤巷锚杆支护规范，但设计时绝大多数采用工程类比法，支护形式和参数确定不尽合理，有可能支护强度太高，支护成本大，浪费了材料；在松软、软弱等特殊地质条件下支护强度也可能不足，出现片帮、冒顶等安全事故。锚杆的支护材料质量不能完全达到要求。

二、双锚带喷网复合支护作用原理

双锚带喷网复合支护，即锚索钢筋条带（梯子梁）锚杆金属网喷射混凝土。

（一）锚索的长度较长，能深入巷道深部围岩提供可靠的强大的支护应力。在地质条件复杂，围岩压力大，普通支护方式难以长期维护，特别是巷道处于松软岩层或松软岩层与坚硬稳定岩层有一定距离时采用双锚带喷网复合支护，即锚索钢筋条带（梯子梁）锚杆金属网喷射混凝土。

（二）作用原理

锚索与锚杆在巷道支护中的作用机理基本相同，都有自承拱作用、组合梁作用和悬吊作用。

围岩严重破碎时，锚杆和喷砼往往不能保证松动的稳定，加上金属网，既可保护锚杆之间的拉应力区中的围岩，又能大大提高喷砼层的抗拉强度。

为了提高锚索（杆）喷网支护巷道的稳定性，在锚索（杆）喷网支护施工中采用预制钢筋条带，安装锚索（杆）的同时，用垫板压住钢筋条带（梯子梁），形成金属网的主筋，金属网与其连成一体，使锚索（杆）与网牢固地连接，既减少锚索（杆）间的表面拉应力，又大大提高了锚索喷网支护效果，特别对于软弱破碎围岩，能够显著提高支护围岩的稳定性。

（三）巷道支护形式

1施工选材

巷道采用锚索钢筋条带（梯子梁）锚杆金属网喷射混凝土，即双锚带喷网复合支护。（1）选用￠20X2200mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，MSZ2850型树脂锚固剂2条，使用150X 150X 10m冲压碟形垫板配套。（2）选用网格lOOX lOOm， ￠，6XlooO×2000咖螺纹钢金属网衬底。（3）选用￠16X2400X 150m园钢中间加内衬焊接而成钢筋条带（梯子梁）。（4）选用￠15.24X 6300m钢绞线锚索，CKZ255咐脂锚固剂2条，200X 200X10m冲压碟形垫板配套。（5）喷射混凝土标号C20。

2工支护方法 在（断层、煤层）巷道拱基线以上严禁放炮，用风镐、手镐开挖，防止片帮掉顶，减少炮震对围岩的整体破坏，防止裂隙、松动、滑落，降低松动圈范围。循环进尺与金属网宽度（1000m）吻合。然后拱项铺上金属网并压在lOOm，中间用铁丝分段扎实，然后缝上锚杆，矩形布置间排距800X800即上紧垫板，锚拉力≥80KN，扭矩≥300N・mo梯子梁压在金属网上，布置在巷中，锚索缝在梯子梁上，一梁三索间排距1200皿n，上紧垫板，张拉预应力，>80KN，锚固力不低于200l（N。然后初喷混凝土。完成上述工作后，拱基线以下在确保两帮围岩不受破坏的前提下，开挖下部岩体，保证巷道几何尺寸，两帮挂上金属网，并与拱基线以上的金属网压茬相连，缝上锚杆，喷射混凝土，且保证拱项再复喷厚度达120脚达到标准。

（四）煤巷锚网支护快速施工

淮北矿区积极探索煤巷锚网支护及快速掘进的新工艺，提高了工作效率，确保了生产的接续。

打眼前，须在截割臂两侧搭好牢固的工作台，并将钻具准备好，打眼人员要站在永久支护下，由于迎头2～4排帮锚未打，操作人员严禁靠煤壁站立每循环截割2排，铺顶网及上钢带时先铺设好第一排，人员站在永久支护下，并迅速将前探支护前移，把网和钢带托起；铺第二排网及钢带时，人员须站在临时支护下，迅速前移前探梁，并将临时支护设好；工作中须观察顶帮状况，发现危险立即将人员撤出。由于帮部最下面一棵锚杆拖后迎头施工，施工胶带侧锚杆时，胶带机严禁开机；只有迎头施工人员与机头司机联系好后方可开机。每个循环顶帮锚杆施工完毕，将钻具、高压软管收拾好，人员全部撤至机身后方可进行下一循环截割。加强锚杆质量检测，做好验收记录。

三、技术效果和经济效益分析

为此，淮北矿区进行了综合机械化开采顺槽支护形式的改革，并且对改革以后钢带锚网巷道支护的矿压显现规律、综合经济效益开展了研究，支护效果良好，经济效益显著。

1技术效果

（1）采用双锚带喷网支护，巷道支护质量得到很大改观，其变形量小，无冒顶片帮现象，具有承载快，锚应力大，位移少和可靠性强的特点。

（2）采用双锚带喷网支护，锚固范围内的岩体的整体性得到加强，防止了顶板滑落，使得顶板松动离层受到了抑制，锚杆锚索受力状态得以平衡，发挥了共同载作用，能与围岩一起作用来提高围岩承载能力，主动进行支护，有效控制围岩的变形。

钢筋条带（梯子梁）与金属网配合在很大程度上提高了喷层的整体性和纵向抗拉强度，同时加强了锚杆、锚索间喷层薄板的边界约束强度，提高了喷层抗拉强度，并且减少了锚杆锚索间的表面的拉应力，大大提高了整体稳定性。

（3）采用双锚带喷网支护，工序简单 ，施工容易，节省时间，减少了巷道荒断面范围，降低了劳动强度，减少了用工，减少了巷道维修量。济效益明显。

总之，通过施工实践分析比较支护效果，以及具体实践表明，采用锚杆与锚索联合支护技术，可以加快施工进度，并可以有效的控制巷道顶板围岩的下沉，避免巷道的重复翻修，围岩基本趋于稳定，减少巷道围岩变形，提高了巷道支护的可靠性。

参考文献

【l】张晓生，谈煤矿巷道锚杆支护技术【M】.北京：煤炭工业出版社，2011、8

【2】刘雷刚，关于煤矿掘进巷道锚网支护安全检查的分析，《城市建设理论研究：电子版》，2014、26

【3】费传良，关于煤矿复杂条件下煤巷锚网支护技术探讨《科技导报》2015、20

【4】高镇，煤矿掘进巷道中的锚杆支护技术研究，《科技资讯》2016、24