摘要：锚网支护技术长期以来在中国各大矿区井下巷道支护中被广泛使用，但在富水地质环境中，其反而会对泥化软岩变形产生一定促进作用，进一步增大巷道维护难度。锚网支护工艺，通过“锚杆+金属网+混凝土喷层”相互结合，具备“先柔后钢、先让后抗”的特点，十分适宜应用于富水地质环境下的破碎松散煤岩层巷道支护。
关键词：锚网支护技术；大断面巷道施工；应用
1锚网支护机理分析
1.1锚杆作用机理分析
a）挤压加固作用。锚杆在横纵方向上对围岩提供主动载荷，从而形成对围岩的初始锚固，并自托板向上形成压力区，围岩在此区域内处于三维加载状态，自身强度与稳定性获得显著提升。通过对锚杆的合理布设，其托板上部压力区相互叠加便可以组成具有一定宽度与厚度的均匀压力组合拱。这个组合拱既能够实现对松动圈的有效稳定，同时还能够承担一定载荷；
b）组合作用。巷道上部层状顶板岩层可视为以巷道两帮为支点的叠合梁，通过铺设锚杆，其形状转变为组合梁，层状顶板岩层间摩擦阻力增大，不易发生错动离层现象，使得顶板岩层承载力增大；
c）悬吊作用。锚杆能够将软弱岩层悬吊于更上方的完整岩体上，由锚杆担负起重量，以有效避免软弱岩层垮落。
1.2金属网作用机理分析
a）规避岩层收缩裂缝的发生，大幅削减裂缝产生量并限制裂缝宽度；
b）提升支护的抗动载性能并对组合拱的支撑效果产生促进作用；
c）通过金属网使得锚杆与喷层作用力均匀分布，避免围岩发生局部损坏；增强混凝土喷层柔韧性与承载性。
2.3混凝土喷层作用机理分析
a）加固与防止风化。混凝土喷层能够有效充填围岩表面张开的各种节理裂缝，从而显著增强围岩强度；有效封闭围岩表面，避免其因长时间接触空气而发生风化剥落；
b）优化围岩应力状态。混凝土喷层能够有效填平围岩表层凹凸不平处，从而避免围岩表面出现应力局部集中现象，增加围岩强度；
c）柔性支护作用。喷层与围岩一起变形，产生一定量的径向位移，从而构成一定区域的非弹性变形区，使得围岩的支撑作用的以充分发挥；
d）组合拱作用。喷层能够有效规避围岩的局部损伤，避免个别松散破碎岩体的滑落，从而确保岩体间良好的相互啮合，并与喷层相互作用构成整体的组合拱结构，保持整体的稳定性。
由上述综合分析可知，锚网支护不仅能够有效发挥锚杆的支护效果，还能够充分发挥混凝土喷层的功效。同时借助金属网确保围岩破碎圈的完整性，极大增强了巷道围岩整体的抗弯与抗剪性能，并使其获得了较大的柔性，可以说锚网喷技术是一种适合于软弱岩层的有效支护方式。
2实例分析锚网支护技术在大断面巷道施工中的应用
2.1工程概况
本文以某煤矿为例探讨了锚网支护技术的应用，该矿体是一座年设计产量400万t的现代化大型矿井，实行综合机械化开采。目前随着科学技术的发展，现代采煤方法条件对巷道围岩的控制提出了更高的要求，尤其是大断面巷道的支护质量。通过分析可看出传统采用的支护方式支护效果已无法满足采掘机械化程度提高后的支护要求，选择科学合理的支护方式变得越来越迫切。因此，通过分析2#煤的地质条件，在对2#煤的12号工作面采掘皮带顺槽时，采用了锚网支护技术对大断面进行一次成巷施工，取得了非常好的效果。
2.2地质条件
12号工作面煤层是上组2#煤，煤层厚度约0.9～1.3m，平均厚度1.1m；煤层倾角1～5°，平均3°，属稳定性煤层。
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2.3巷道断面、锚网支护参数及材料的选择
2.3.1巷道断面参数
12号皮带顺槽断面是矩形断面，高为2.5m，宽为5.4m，断面为13.5m2，皮带顺槽设计长度为1250.7m。
2.3.2锚网支护参数及材料的选择
工作面顶板选用左旋螺纹钢锚杆、锚索、钢带、金属网联合支护。锚杆间排距为850mm×1000mm；钢带排距为1000mm；锚索排距为2000mm，错步打设；两帮则选用左旋螺纹钢锚杆和木托盘支护，上面一排帮锚杆与顶板距离300mm，下面一排帮锚杆与底板距离1200mm，间排距为1000mm×1000mm，整体呈矩形布置（支护断面图，见图1）。具体材料规格和型号如下：锚索d17.8×L4500mm，锚索孔深4300±50mm；左旋螺纹钢锚杆d20×L2400mm（压制铁托盘），顶锚杆孔深2350±50mm；树脂药卷MSK2360型（顶锚杆1卷、锚索1卷且在上）；MSZ2380型（锚索、顶帮锚杆各1卷）；左旋螺纹钢锚杆d20×L1800mm，帮锚杆孔深1750±50mm；钢带d14×L5250mm；木托盘400mm×200mm×50mm；菱形金属网200mm×5400mm。
2.4锚网支护施工方法
（1）施工工序：①割煤；②锚杆钻机打眼；③联网；④安装钢带；⑤安装锚杆；⑥用锚杆钻机扭紧螺母；⑦打锚索眼；⑧安装锚索。
（2）施工要点：①利用掘进机切割头割够1m后，需要对其进行永久支护。永久支护前，需先进行敲帮问顶，清除危岩、活矸，处理滚帮、额头煤等隐患，要求工作面5m内的锚杆合格，如若不合格要重新补打，确认安全后，方可打眼。②打眼前，首先要定好眼位，要求锚杆整体呈矩形布置，间排距允许误差为±100mm，顶角锚杆与顶板夹角≥75°，中间的锚杆需垂直于顶板布置，外露长度托盘下30～50mm。打眼时，需确保供水充足，转速均匀。要安排专人负责控制风、水管路阀门和液压泵的电源，一旦高压胶管崩裂、钻机气腿或油缸不收，立即切断油泵电源或关闭阀门，保证作业安全。并且，安排专人根据设计要求检查锚杆眼孔的深度、位置、角度和方向。如有问题，须重新打眼。③安装锚杆前，需先将金属网铺上，然后再安装，使锚杆托盘压住金属网。金属网有效搭接长度至少为100mm，网片之间每隔150mm用双股14#镀锌铁丝牢固连接。④安装锚杆时，在锚杆机上端和锚杆尾部安装搅拌连接装置，然后1人扶梯子，1人用锚杆杆体将2卷药送到眼底，锚杆下端与钻机连接好后，全部人员退到锚杆钻机操作员后方，由操作员开动锚杆机，随转随推进，将杆体快速推进孔底，搅拌时间在10～25s之间，等待时间在10～60s之间。搅拌结束后，放下气腿或油缸，使用力矩扳手将托盘及钢带贴紧岩面，锚杆的预紧力矩≥120N•m，锚固力≥85kN。⑤采用续接钻杆的方法进行锚索钻孔，注意事项与锚杆钻孔相同。⑥安装锚索时应由4人配合，1人扶梯子，1人装药卷，1人送锚索，1人操作钻机，将2卷药卷轻轻送进眼底，再将钢绞线尾部放入专用的搅拌连接器内，开动锚杆钻机随搅拌随推进至眼底，搅拌时间在10～25s之间，停止搅拌后保持锚杆机的推力在10～60s之间，才可将气腿或油缸放下。用液压千斤顶锚索机紧锚索锁具，预紧力至少为100kN，外露长度至少为300mm。⑦锚索安装48h后，一旦发现预紧力下降的趋势，须及时补拉。锚索的锚固力≥200kN。张拉时若发现不合格的锚索，须及时在附近补打合格的锚索，或用张拉器将其拔出，再用钻机清楚原来的钻孔，重新安装锚索。
总之，井下巷道作为保障井下生产运输的关键通道，是实现井下生产作业持续、安全开展的必要基础，确保其支护效果稳定、持久意义重大。但受限于井下地质状况复杂多变，巷道支护一直是矿井安全管理的难点之一，特别是对于软弱岩层而言，其支护难度更大。鉴于此，矿井管理者应积极组织专业技术人员针对自身矿井生产实际，积极探索行之有效的巷道支护方法，从而实现巷道整体稳定性与强度的显著提升，为井下生产运输持续开展及矿井经济效益的提升提供保障。
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[4]纵睿.锚网支护技术在大断面巷道施工中的应用[J].山东工业技术，2016，12：130.
论文作者:刘光均
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/29
标签：围岩论文; 巷道论文; 锚杆论文; 断面论文; 岩层论文; 钻机论文; 顶板论文; 《基层建设》2017年第14期论文;