石曙光

(山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司唐安分公司,山西高平 048400)

錨網(wǎng)支護技術常見問題分析及處理

石曙光

(山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司唐安分公司,山西高平 048400)

近年來,煤巷錨網(wǎng)支護技術由于十分突出的先進性、技術性和優(yōu)越性,在各類煤礦中得到廣泛的應用和推廣。但錨網(wǎng)支護在應用過程中仍然導致了多起冒頂事故的發(fā)生,本文分析了錨網(wǎng)支護的作用原理及應用中常見的問題,并提出了相應的解決措施。

錨網(wǎng)支護 問題 措施

1 概述

近年來,國內(nèi)煤礦企業(yè)大力推行錨網(wǎng)支護,它是一種先進的主動支護工藝,使井巷工程支護技術產(chǎn)生了深刻的變革。但是在巷道中具體施工和應用錨網(wǎng)支護方法時又會遇到一些問題,制約著錨網(wǎng)支護的進一步推廣應用。本文詳盡分析了錨網(wǎng)支護過程中的常見問題,并提出了一些切實可行的解決辦法,對巷道錨網(wǎng)支護技術的工程應用具有一定的指導作用。

2 錨網(wǎng)支護作用機理

錨網(wǎng)支護是一種主動支護方法,其實質(zhì)是通過錨桿的軸向、橫向約束效應提高圍巖承載能力,使錨桿與圍巖形成穩(wěn)定的承載結構統(tǒng)一體,特別是當圍巖產(chǎn)生塑性破壞后,錨桿-圍巖承載結構的承載能力顯著提高,破壞較緩慢,并能夠保持較高的殘余強度。

當頂板上方存在一定范圍的堅硬巖體時,可在上覆堅硬巖體上懸吊直接頂,而在軟巖巷道中,錨桿可以鎖緊和提高破碎的巖體的強度,每根錨桿在其全長范圍對圍巖巖體提供加壓作用力,而聯(lián)結所有的錨桿加固區(qū)形成一個連續(xù)的加固拱,既提高了本身圍巖的強度,又有效的抵抗了外部巖體地壓,防止變形,同時還可以隨圍巖共同移動。因此,錨桿支護在錨固頂板范圍內(nèi)能獲得成功的一個原因就是懸吊作用。

錨桿在層狀巖體中支護時,疊合在一起的層狀巖層由于受到錨桿的軸向力和抗剪切力的作用而被擠緊, 層間摩擦力隨之增大。同時阻止了層狀巖層的錯動,從而將疊合梁轉(zhuǎn)化為組合梁。然而,組合梁形成于承載過程中,錨桿的作用和承載能力難以計算,因此,該理論難以應用到錨桿支護設計中。

同時,錨桿與錨網(wǎng)支護作用有機的結合,大大提高了圍巖的抗彎、抗剪能力,使加固拱形成一個更完成的機體。

3 錨網(wǎng)支護常見問題分析

錨網(wǎng)支護的應用提高了整體掘進機械化水平,取得了較好的經(jīng)濟效益。然而錨網(wǎng)支護應用過程中也存在著以下問題。

(1)煤礦企業(yè)在井下施工打錨桿、錨索孔時,導通頂板水,造成工作面淋水,惡化了工人作業(yè)環(huán)境,增加了窩頭排水工作,嚴重影響了施工進度。

(2)錨網(wǎng)支護應用在永久性巷道時,由于服務年限長或受動壓影響,造成頂、幫 煤體風化掉落,巷道出現(xiàn)變形、失修,錨桿、錨索支護強度降低,甚至失效,同時,錨桿、網(wǎng)片由于巷道的積水等因素而出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象,造成局部垮落冒頂?shù)葐栴}。

(3)巷道掘進施工中,地質(zhì)條件發(fā)生變化,煤體較酥時, 造成局部片幫、高頂?shù)痊F(xiàn)象,使得鋼帶壓不住煤體。

(4)沒有合理使用巷道爆破參數(shù),違規(guī)使用放大炮、起爆毫秒雷管等,致使煤壁松散,增加和擴展了圍巖裂隙,造成兩幫成形不好,全部錨盤無法緊貼巖面,圍巖變形量增加,裂隙向圍巖深部發(fā)展,使圍巖在自由狀態(tài)下變形、破壞,導致滑移線外移,破壞范圍加大。

(5)一些煤礦企業(yè)的錨桿支護設計仍停留在經(jīng)驗類比法的基礎上,沒有根據(jù)圍巖的性質(zhì),埋深的大小合理選擇錨桿類型、規(guī)格和錨固方式,雖然有時也能滿足部分巷道對支護強度的要求,但更多情況下是強度過大造成隱性浪費,或強度不夠造成巷道破壞。

(6)現(xiàn)行施工工序不合理,某些方面只考慮了施工方便和進度,沒有徹底清理機前巷道,浮煤掩埋了巷道兩壁,致使巷幫裸露時間過長,圍巖應力已部分釋放,煤壁已遭破壞,頂部錨桿錨入基巖的有效長度很少,無法控制頂板的離層下沉。

(7)巷道內(nèi)錨網(wǎng)支護后煤巖新的應力平衡狀態(tài)沒有完全阻止頂板的微量下沉和兩幫煤體向內(nèi)部的少量位移,繼而網(wǎng)兜現(xiàn)象在強度弱的地段出現(xiàn)并隨著時間的推移,最終出現(xiàn)掉網(wǎng)兜或網(wǎng)兜破裂,頂部掉渣,兩幫內(nèi)鼓,嚴重時出現(xiàn)冒頂。

(8)錨網(wǎng)支護施工過程中,由于在打注錨桿后沒有及時全面緊固錨桿,則由于圍巖的蠕動變形,錨桿盤往往被自然壓緊,致使初始圍巖運動不受限制,層間結構強度大大減弱,圍巖松動圈進一步擴大,為巷道變形破壞提供了條件。

4 解決措施

(1)針對井下施工工作面淋水的問題,可在打好錨桿孔后,在錨桿索體上纏繞用長條小布袋裝的堵水材料,阻止水流流向工作面。

(2)永久性巷道采用錨網(wǎng)支護時,最好采用錨網(wǎng)與噴漿聯(lián)合支護,增強巷道的支護強度,阻止煤體過早風化掉落。

(3)掘進施工煤體較酥時,可在鋼帶下(上)方墊帶錨桿孔的木托板,使得鋼帶能夠壓緊煤體?？s小排距或采用錨噴支護,必要時可以采用工鋼與錨網(wǎng)聯(lián)合支護的方式。

(4)在錨網(wǎng)支護的巷道實施光面爆破,使掘進的巷道輪廓符合設計要求,圍巖表面光滑,成形規(guī)整,巖幫基本不受破壞,減少裂隙,提高穩(wěn)定性。

(5)要根據(jù)巷道的服務年限合理選擇支護的設計參數(shù),增加金屬網(wǎng)的強度、耐銹蝕性,抗氧化性、增大網(wǎng)絲直徑、增加網(wǎng)孔密度、增加錨桿的支護密度,保證巷道在服務期間的穩(wěn)定。

(6)加強錨網(wǎng)施工管理,及時支護,減少頂幫的裸露時間,防止頂板下沉離層,減少頂網(wǎng)兜出現(xiàn)的機會,防止片幫造成超寬;及時上足預緊力,保證根錨都及時起支撐作用,防止頂板離層、溜幫,增加鋪聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量,增加網(wǎng)對頂幫的張力;按設計施工好錨桿角度,使壓力按設計傳遞;按設計要求打錨索。

(7)在錨網(wǎng)支護施工中,應先吹凈錨桿眼內(nèi)殘余的煤巖粉末,頂部錨桿角度應盡量垂直巖層的層理方向,保證錨桿具有有效的支護長度,嚴禁施工串皮錨桿,必須緊貼煤壁上錨桿托盤及螺栓,并將網(wǎng)拉緊。

(8)定期檢查服務年限較長的錨網(wǎng)巷道支護狀況,對發(fā)現(xiàn)的問題及時處理,如補打錨桿、錨索或套支U型鋼、工字鋼支架等。

5 結語

及時高效地解決錨網(wǎng)施工中出現(xiàn)的問題,對擴大推廣應用錨網(wǎng)支護技術具有十分積極的意義。而通過優(yōu)化設計和加強施工管理,是提高錨網(wǎng)支護施工質(zhì)量,提高井巷安全性的有效措施。

[1]錨桿支護新技術與產(chǎn)品選型設計及事故防范處理實用全書[M].中國知識出版社,2005年.

[2]鄧小林.深井煤巷錨網(wǎng)支護技術優(yōu)化及管理[J].煤礦開采,2005年06期.

[3]潘金來.深部巷道錨注支護技術應用[J].煤炭技術,2009(06).

石曙光(1979—),男,山西高平人,本科,技術員,主要從事煤礦井下開拓掘進工作。