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煤巷锚网支护在益新煤矿的应用与发展

作者：贺正武

来源：《科技传播》2011年第16期

摘要 本文简述了鹤岗矿业集团益新煤矿在煤巷锚网支护方面经历的几个阶段和现阶段的应用情况，探索煤巷锚网支护的发展方向。 关键词 木锚杆；螺纹钢锚杆；锚网支护

中图分类号TD3 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）49-0062-02

锚网支护是有益于加快井巷掘进速度，提高顶板支护效果，降低工人劳动强度和减少支护材料消耗的先进技术。我国目前国有重点煤矿每年掘进500多万米巷道，锚网支护率全国平均已达31.5%，锚杆支护率超过50%，国外先进采煤国锚杆支护率往往超过80%。

鹤岗矿区开始推广应用锚杆支护技术，先后使用过木锚杆、金属倒楔锚杆、管缝式锚杆、胀壳式锚杆、钢丝绳锚杆、蛇形或麻花形作锚固端的圆钢锚杆、螺纹钢锚杆。鹤岗矿区在煤巷推广锚杆支护技术起步比较晚，推广的难度也比较大。2004年，兴安矿在施工综放工作面回风巷道时采用锚、网+锚索联合支护取得成功，为锚杆支护在鹤岗矿区煤巷中的应用开了先河。为了推动锚杆支护在煤巷中的应用，2004年集团公司制定了《煤巷锚杆支护施工管理暂行办法》。

益新煤矿煤巷锚网支护历经了4个阶段，分别是：木锚杆支护阶段、金属锚杆支护阶段、锚杆挂网支护阶段、锚网索支护阶段。

木锚杆支护阶段，木锚杆支护局限性较大，要求顶板完整稳定硬度中硬以上，煤层中硬的情况下使用，因为其支护强度小、使用条件约束大等因素没能广泛使用。

金属锚杆支护阶段，金属锚杆一般以直径为Φ16mm~20mm的螺纹钢为主。金属锚杆支护技术因为支护强度高、运料方便等因素被广泛推广应用，多配以喷射混凝土支护以提高支护对巷道帮顶控制，故也称为锚喷支护，多在岩石巷道中使用。

锚杆挂网支护（锚网支护）阶段，锚网支护有效地控制了巷道两帮围岩的片帮变形，被广泛推广使用；并在煤巷掘进施工中推广使用，只是在工艺上加以改革，在锚杆外侧先挂网后上木托板，然后上铁托盘、螺母，以增加对帮顶的支护面积，但是一般不进行喷浆处理。 在该阶段煤巷使用锚网支护多是顶板分层巷道的顶板巷。

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锚网索支护阶段，锚索一般采用Φ15.24mm的钢绞线，使用树脂药卷进行端头锚固。树脂药卷长为600mm，每根锚索用2~3卷（结构如图所示）。锚索的托板采用800mm长的工字钢，正中间钻18mm直径的孔。

锚网索支护作为一种有效的巷道支护方式，由于对巷道围岩结构的改变和支护强化作用，可显著提高围岩稳定性，改善巷道受力状况，减少巷道围岩变形，降低工人劳动强度、支护成本较低，成为目前我国煤层巷道支护技术主要发展方向。

2005年开始益新煤矿开始在煤层顶板巷道进行锚网索支护，与架棚支护比较具有明显的优点：1）支护材料重量轻、用量少，辅助运输量不大，支护作业基本机械化，减轻了工人的劳动强度；2）采煤推进过程中，超前和端头支护简单，有利于工作面快速推进，产量高；3）相同的净断面，掘进断面小，减少了出煤时间，有利于快速施工；4）由于锚杆有初锚力，工作锚固力又高，支护积极，有利于顶板管理；5）相同的掘进断面，锚网索支护空间大，铺杆还能作为安装小件起吊生根用，既安全又方便；6）采煤时，锚网索支护，护帮护顶严紧，不折帮、不漏顶，超前支护容易，其抗采动影响能力也强；7）经济效益显著。根据计算，净断面7.5的巷道，锚网索支护比工字钢棚支护每米可减少材料投入262元；锚杆支护材料重量轻，运输费用低；由于锚杆是金属制品，使用时间长，维护费用少。所以被迅速推广使用，由于益新煤矿多以放顶煤开采方法为主，巷道以沿煤层底板掘进为主，为此近年来我们进行了煤层底板巷道锚网索支护的探索，先后在三水平零石门15#层左五段机道、三水平北一石门3#层左一段机道、及四水平零石门轨道下山（穿煤段）等巷道得以应用，尤其是在巷道开门点、贯通点等跨度大的地点取得显著效果。

煤层底板巷道锚网索支护， 锚索梁采用36U型钢梁，梁长3.6m，弧高0.9m，锚索梁上共打3个锚索孔，中心孔直径30mm，两端0.5m处各打150×50mm的孔，排距1m，锚索采用Φ17.28mm的矿用钢绞线，顶托梁三根锚索分别垂直于巷道切线向顶板打入，锚索线长度不得小于6.3m，必须打在坚硬岩石中1.0m以上。如果由于煤层变化，6.3m锚索满足不了设计需求，必须根据煤层厚度及倾角从新加工锚索钢绞线，以打入坚硬岩体不小于1.0m为准。 锚网索支护充分发挥了锚杆支护悬吊理论、组合梁理论。锚杆的悬吊作用就是将巷道顶板较弱岩层悬吊在上面稳定岩层上，以增强软弱岩层的稳定性。锚杆支护深度只有满足其前提条件时，才能保证锚网支护顶板的安全。锚网索支护解决了在日常煤巷锚杆支护中，由于局部地质条什发生变化，顶板中没有坚硬稳定岩层或顶板软弱岩层较厚、围岩破碎区较大，无法将锚杆固定到上面坚硬岩层或未松动岩层上的难题。 锚杆支护组合梁理论：

在没有稳固岩层提供悬吊支点的薄层状岩层中，可利用锚杆的拉力将层状岩层组合起来形成组合梁结构进行支护，这就是锚杆的“组合梁”作用。组合梁作用的本质在于通过锚杆的预拉应力将原视为叠合梁(板)的岩层“缝合”在一起，增大岩层问的摩擦力，同时阻止其层间错动。在顶板破碎、连续性受到破坏或巷帮不稳定、对顶板形不成支点时，组合梁就不存在了。锚索

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作用机理主要是将锚杆支护形成的次生承载层与围岩的主承载层相连，提高次生承载层的稳定性。即使次生承载层发生断裂、转动，也不致于失稳而引起的顶板垮落。锚索可施加较大的预紧力，可挤紧和严密岩层中的层理、节理裂隙等不连续面，增加不连续面之间的摩擦力，从而提高围岩的整体强度。 参考文献

[1]杨孟达.煤矿地质学.煤炭工业出版社，2000. [2]徐永圻.煤矿开采学.中国矿业大学出版社，2000. [3]于学谦.矿山运输机械.中国矿业大学出版社，1989.