杜建忠

摘要：煤巷是煤炭開(kāi)采的重要脈絡(luò)，是保證煤礦安全生產(chǎn)和人身安全的重要通道，由于井下施工環(huán)境復(fù)雜，煤巷所處底層條件多樣，圍巖的性質(zhì)多變，因此研究煤巷圍巖控制技術(shù)具有重要的作用，而錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)作為有效的煤巷支護(hù)方式，其對(duì)煤巷圍巖具有強(qiáng)化作用，因此本文通過(guò)研究煤巷圍巖控制與錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)，提出優(yōu)化錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)在煤巷圍巖控制中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤巷 控制 錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)

煤巷圍巖容易受到采動(dòng)影響后而發(fā)生變形，因此加強(qiáng)對(duì)煤巷安全的控制前提就是要提高煤巷圍巖結(jié)構(gòu)的支護(hù)能力，防止煤巷煤壁片幫及底撇的發(fā)生，而錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)是最為有效的一種煤巷支護(hù)方式，其對(duì)提高煤巷圍巖的強(qiáng)度具有顯著的作用，而且此種支護(hù)方式的成本也比較低，并且能夠提高煤巷斷面利用率，目前錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)已經(jīng)成為世界各國(guó)主要煤巷支護(hù)的方式，錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)在我國(guó)煤礦企業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

1 煤巷圍巖控制與錨固的原理

1.1 煤巷圍巖控制原理 煤巷圍巖控制原理（見(jiàn)圖1）主要是支護(hù)與圍巖相互作用的原理，因?yàn)槊合飳儆诘叵鹿こ蹋洳煌谝话愕墓こ淌┕?，由于巖體具有天然承載能力的功能，因此支護(hù)方式與巖體是相互融合的，也就是說(shuō)通過(guò)支護(hù)實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)煤礦開(kāi)采空間的穩(wěn)定性，發(fā)揮巖體的承載能力的功能。煤巷圍巖控制原理可以分為主動(dòng)支護(hù)和被動(dòng)支護(hù)。主動(dòng)支護(hù)就是通過(guò)支架對(duì)圍巖施加預(yù)先準(zhǔn)備好的預(yù)應(yīng)力，比如錨桿、錨索的預(yù)緊力等，其主要是對(duì)圍巖進(jìn)行加固處理；被動(dòng)支護(hù)就是對(duì)圍巖不采取任何方式的預(yù)應(yīng)力，支架主要是對(duì)圍巖散體的荷重進(jìn)行支護(hù)，比如巷道的鋼拱支架等，其不是對(duì)圍巖進(jìn)行加固。

1.2 錨固理論 錨固理論主要是研究圍巖與錨固結(jié)構(gòu)的力學(xué)作用原理與關(guān)系的，通過(guò)錨固原理可以為煤巷圍巖控制支護(hù)提供技術(shù)支撐。關(guān)于錨固理論的說(shuō)法目前具有十幾種，但是其存在都是依托假設(shè)理論而獲知的，因此錨固理論相對(duì)于實(shí)踐要落后很多。目前錨固理論主要有：懸吊理論、組合梁理論、最大水平應(yīng)力理論、圍巖松動(dòng)圈理論以及組合拱壓縮拱理論等，這些理論具有不同的特點(diǎn)，懸吊理論是錨桿支護(hù)最早的理論，其適用于頂板上部有穩(wěn)定的巖層、下部存在松散的巖層條件下，但是其沒(méi)有考慮錨桿的抗剪能力以及對(duì)破碎巖層的整體強(qiáng)度的提高作用；組合梁理論則主要適用于層狀巖層，其主要是錨桿對(duì)巖層離層與滑動(dòng)的約束作用；加固拱原理適用于軟巖巷道，其考慮了錨桿支護(hù)的整體作用。

2 錨網(wǎng)支護(hù)機(jī)理分析

根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)專(zhuān)家對(duì)錨網(wǎng)支護(hù)前后巖體性能的變化研究，巖體在錨固后其強(qiáng)度、彈性模型等都有不同程度的提高，為了更好說(shuō)明錨網(wǎng)支護(hù)后巖體的變化情況以圖2說(shuō)明。

根據(jù)圖2可以將錨網(wǎng)支護(hù)機(jī)理概括為：①回采巷道巖體變形的規(guī)律在回采期的不同階段具有不同的特性，因此錨網(wǎng)支護(hù)在不同的受力階段也具有不同的特點(diǎn)。②錨網(wǎng)支護(hù)的作用就是防止圍巖碎石掉落，并且能夠擬制圍巖的松動(dòng)和離層，降低巖層的彎曲造成穩(wěn)定性喪失，因此錨網(wǎng)支護(hù)安裝的時(shí)間要盡可能的早，保證支護(hù)效果的最大化。隨著巷道的不斷掘進(jìn)，巷道圍巖的結(jié)構(gòu)受到采動(dòng)的影響，圍巖的結(jié)構(gòu)破壞性會(huì)越來(lái)越大，而當(dāng)錨桿伸入穩(wěn)定巖層中時(shí)，其主要是通過(guò)對(duì)破壞巖層與穩(wěn)定巖層的相連，防止破壞層垮落，進(jìn)而提高破壞層的強(qiáng)度；而錨桿在不能進(jìn)入穩(wěn)定巖層時(shí)，錨桿的作用就是發(fā)揮其提高巖層整體強(qiáng)度，在破壞巖層區(qū)域內(nèi)形成承載結(jié)構(gòu)，防止巖層的進(jìn)一步被破壞和離層發(fā)生，并且能夠保證圍巖深部的應(yīng)力更加均勻。③煤層的強(qiáng)度相對(duì)于圍巖的強(qiáng)度要低很多，其受到采動(dòng)的影響，回巷道煤幫容易發(fā)生擴(kuò)容、松動(dòng)以及擠出的變形現(xiàn)象，因此加強(qiáng)對(duì)回采巷道的支護(hù)非常關(guān)鍵，通過(guò)錨網(wǎng)支護(hù)可以提升煤幫的變形控制，如果錨桿支護(hù)再加鋼帶的話，支護(hù)的效果會(huì)更好。

3 錨網(wǎng)支護(hù)施工工藝及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

3.1 錨網(wǎng)支護(hù)施工方法以及工藝

3.1.1 巷道支護(hù)施工順序。巷道的支護(hù)順序是：首先在巷道實(shí)施挖掘后，要及時(shí)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，臨時(shí)支護(hù)應(yīng)該采取兩根鋼管作為前探梁，鋼管的厚要達(dá)到3.0英寸，長(zhǎng)度要3.5米，然后通過(guò)螺帽和鋼圈懸吊在錨桿上，對(duì)巖層頂板進(jìn)行支護(hù)，并且用剎桿將頂板背實(shí)，用于臨時(shí)支護(hù)；其次及時(shí)安裝巷道支護(hù)的其它裝置，比如錨桿、金屬網(wǎng)以及錨索等配合圍巖的支護(hù)，保證煤塊井下開(kāi)采空間的穩(wěn)定性；最后要及時(shí)噴射混凝土，并且混凝土的噴射厚度要達(dá)到規(guī)定的要求。

3.1.2 臨時(shí)支架安裝方法。首先在對(duì)巷道進(jìn)行通風(fēng)安全檢查后，操作人員站在永久支護(hù)下，用不小于2.5米的工具對(duì)頂、幫的煤進(jìn)行干凈處理，然后操作人員迅速向前移動(dòng)到前探梁要求的距離后，將金屬片等置于前探梁上，并且絞盡。一般情況下上前探梁的人數(shù)應(yīng)該為5人。其次在操作期間如果發(fā)現(xiàn)頂板的壓力過(guò)大，并且頂板存在聲響的話，應(yīng)該立即停止作業(yè)，并且施工人員要迅速撤出，帶頂板穩(wěn)定后，再由外向里加強(qiáng)柱帽支護(hù)后再施工。如果頂板存在嚴(yán)重的不平現(xiàn)象，巷道開(kāi)口處沒(méi)有辦法使用前探梁的話，就必須要采用輕型的單體液壓支柱進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。

3.2 安裝錨桿、鋼筋梁、金屬網(wǎng)及錨索施工方法

3.2.1 頂板錨桿支護(hù)工藝流程。首先操作人員站在臨時(shí)支護(hù)下方，按照鋼筋托鏈限定孔位，一般情況下先對(duì)中間的頂錨桿進(jìn)行鉆眼，然后再進(jìn)行其它部分的錨桿。頂錨桿的安裝順序?yàn)椋恒@眼、清孔、在眼孔中注入樹(shù)脂藥卷、用擰上螺母的錨桿頭頂住樹(shù)脂藥卷放入鉆好的孔眼中、用攪拌機(jī)連接鉆研機(jī)錨桿尾部，并且用鉆眼機(jī)攪拌錨固劑，時(shí)間為20秒左右，然后停止攪拌，并且等待1分鐘后，用鉆機(jī)擰上螺母。其次安裝頂板錨桿。頂板錨桿的安裝順序應(yīng)該是先中間，后兩邊的順序，一般情況下，頂板錨桿鉆孔時(shí)先用短釬桿，然后再換長(zhǎng)釬桿，鉆頭應(yīng)該采用φ28mm，在使用鉆孔機(jī)進(jìn)行鉆孔前，要先將錨桿機(jī)升起，并且將鉆頭置于相應(yīng)的位置，以此保證鉆頭鉆孔的角度，保證鉆孔達(dá)到預(yù)定的孔深，在鉆孔完成后，要對(duì)孔眼的煤灰和泥漿進(jìn)行清理。鉆孔之間的距離一定要符合錨桿安裝距離的要求，可以允許鉆孔的排距值大于或小于50mm，錨桿的施工要按照間距施工。

3.2.2 幫錨桿支護(hù)工藝流程。首先幫錨桿支護(hù)施工前，要先布置錨桿眼，利用有色筆在巖石表面確定鉆眼的位置，安裝幫錨桿的工藝同頂板錨桿的施工工藝基本相同，其在鉆眼時(shí)也是先確定鉆眼的角度，然后利用短釬桿套長(zhǎng)釬桿的方式，進(jìn)行幫錨桿支護(hù)的鉆眼；在完成上述工藝流程后，要向鉆孔注入相應(yīng)的樹(shù)脂藥卷，一般選擇Z2360中速藥卷，根據(jù)施工需要，如果巷道超過(guò)3米的話，必須要在旁邊進(jìn)行錨桿支護(hù)施工。幫錨桿的重量要達(dá)到5噸，并且其預(yù)緊力要達(dá)到3噸，這樣才能保證巷道空間的安全。

3.2.3 錨索支護(hù)工藝流程。錨索支護(hù)工藝的安裝主要包括以下環(huán)節(jié)：①錨索安裝。首先錨索應(yīng)緊跟工作面安裝，嚴(yán)禁滯后。其次在錨索的鉆孔位置注入相應(yīng)的樹(shù)脂藥卷，注入藥卷的程序?yàn)椋合茸⑷胍恢С焖偎幘?，然后注入兩支中速藥卷，并且將藥卷?qiáng)推進(jìn)鉆孔內(nèi)；錨索要利用專(zhuān)業(yè)攪拌機(jī)和錨索機(jī)進(jìn)行鏈接，再攪拌開(kāi)始階段，要控制攪拌的速度，避免過(guò)快，在錨索全部進(jìn)入錨索孔后再加速，一般攪拌的時(shí)間為30秒左右，在攪拌完后，要最少等待1分鐘后，再拆除相應(yīng)的設(shè)備。最后攪拌結(jié)束半個(gè)小時(shí)后，再進(jìn)行其它設(shè)備的安裝，保證預(yù)緊力達(dá)到10噸。②拆除設(shè)備必須要在各種設(shè)備停止運(yùn)行的情況下進(jìn)行，避免出現(xiàn)安全事故，同時(shí)攪拌機(jī)一定要插入鉆機(jī)底部，注藥時(shí)要有人護(hù)住鋼絞線，避免出現(xiàn)傷人事故。③如果施工的高度過(guò)高，需要搭設(shè)架時(shí)，一定要保證搭設(shè)架子的質(zhì)量，避免出現(xiàn)站在皮帶上錨索。

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