錨網(wǎng)支護(hù)巷道錨桿、錨索斷裂原因及預(yù)防措施

胡圣峰+宋林

摘 要：錨網(wǎng)支護(hù)作為一種經(jīng)濟(jì)有效的巷道支護(hù)方式，在煤礦巷道中已得到廣泛應(yīng)用，但由于煤礦井下地質(zhì)條件的復(fù)雜性和多變性，斷錨、斷索現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，對(duì)安全生產(chǎn)及人員生命構(gòu)成威脅。通過(guò)分析施工巷道斷錨、斷索原因，提出了相應(yīng)的防范措施。

關(guān)鍵詞：錨網(wǎng)支護(hù)；錨桿（索）；斷裂原因；防范措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.058

1 概述

崔莊煤礦23下06工作面是二采區(qū)（3下）采區(qū)東翼開(kāi)采的第五個(gè)工作面，工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式采煤法綜采放頂煤工藝開(kāi)采，機(jī)采高度2.4m，放頂煤高度1.72m，煤層傾角平均13°，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤層普氏硬度系數(shù)f=2.0-2.5，且不同部位質(zhì)量差異比較小。就勘測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，工作面部位煤層均在4.12m左右，走向共724m，且傾斜長(zhǎng)139m。其中，頂板厚泥巖共2.91m，中砂層厚8.75m。

2 巷道斷面及支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

23下06工作面運(yùn)輸設(shè)計(jì)成沿著煤層底板逐步掘進(jìn)，斷面為矩形形狀，寬度為3.6m、高度為2.5m，凈斷面積為9㎡。為提高煤層頂板穩(wěn)固性，作業(yè)時(shí)選擇用錨索、W鋼帶、錨桿以及金屬網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。要求每排至少設(shè)置5根頂錨桿，間距控制在750mm左右，排距則可以控制在900mm左右。其中，錨桿選擇用φ20×2000mm左旋螺紋鋼錨桿，搭配使用MSK23-50樹(shù)脂錨固劑進(jìn)行錨固作業(yè)。另外，對(duì)于與巷道的部分，需要將頂錨桿設(shè)置成15°角，并至少與巷幫間距在300mm以上，其余部分則可以垂直布置于頂板。基于地質(zhì)環(huán)境要求，本項(xiàng)目選擇應(yīng)用長(zhǎng)3300㎜的W鋼帶壓網(wǎng)設(shè)置與頂部，并利用10#鍍鋅鐵絲來(lái)制作規(guī)格為4000mm×1000mm的菱形網(wǎng)，而網(wǎng)格規(guī)格為40mm×40mm。

補(bǔ)強(qiáng)錨索每隔1.8m布置2根，配215×215×12mm托盤，沿巷道呈矩形布置，間排距1500×1800mm，錨索長(zhǎng)度以錨入頂板穩(wěn)定巖層中不少于1m 為原則，錨索外露長(zhǎng)度（鎖具外）為150～250mm。每根錨索用1支MSK2350和2支MSZ2350型樹(shù)脂錨固劑，錨固力不小于200KN。

幫錨桿每排布置4根，排距900mm，間距800mm，錨桿為φ18×1600mm左旋螺紋鋼錨桿，靠近頂板的錨桿仰角為15度，其余與巷道垂直布置；幫部采用規(guī)格為2000㎜×60mm×8mm鋼筋梯壓網(wǎng)，菱形網(wǎng)規(guī)格為：網(wǎng)長(zhǎng)×網(wǎng)寬=2500㎜×1000㎜，網(wǎng)孔邊長(zhǎng)：40×40㎜。附圖運(yùn)輸順槽錨桿、錨索布置圖。

3 頂板錨桿及錨索斷裂原因探究

3.1 斷裂現(xiàn)象

頂板錨桿與錨索斷裂在煤礦作業(yè)中比較常見(jiàn)，就本項(xiàng)目實(shí)際情況來(lái)看，錨桿斷裂情況多集中在回采后期階段，與工作面煤壁距離50m左右范圍內(nèi)的頂板角錨桿尾部80cm～100cm位置。錨索斷裂情況則多集中在回采后期運(yùn)輸順槽超前段，與工作面煤壁間距30m左右范圍內(nèi)，多表現(xiàn)為錨索尾部5cm～10cm位置鋼絞線斷裂。

3.2 斷裂原因

3.2.1 地質(zhì)因素

23下06工作面運(yùn)輸順槽，北面為已經(jīng)回采完畢的23下04工作面，上方則為二采區(qū)（3上）04（1）、04（2）、05、03、和01工作面老空區(qū)。這樣如果頂板壓力逐漸增大，并且存在離層位移情況是，會(huì)對(duì)錨桿承載性能提出更高要求，一旦超出承受限度，便會(huì)造成錨段斷裂。另外，對(duì)工作面進(jìn)行回采時(shí)，運(yùn)輸順槽超前壓比較集中，在受到頂板壓力時(shí)，會(huì)造成頂板巖層層間出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)，促使煤層和巖層產(chǎn)生位移甚至分離，使得鋼絞線后部自由段剪切力作用加大，松散度增加，可以起到的錨固效果降低，強(qiáng)度逐漸降低最終斷裂。

3.2.2 設(shè)計(jì)不科學(xué)

此項(xiàng)目所處位置地質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜，頂?shù)装遄兓黠@，為保證回采作業(yè)實(shí)施的安全性，必須要采取有效的支護(hù)處理。但是就實(shí)際情況來(lái)看，因?yàn)槿狈Ρ匾獏?shù)，在對(duì)巷道中錨桿、錨索長(zhǎng)度以及直徑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，存在較大的問(wèn)題，設(shè)計(jì)參數(shù)不科學(xué)，最終導(dǎo)致在作業(yè)時(shí)出現(xiàn)錨桿、錨索斷裂情況。

3.2.3 質(zhì)檢不完善

支護(hù)所用錨桿、錨索自身性能與質(zhì)量如何，在根本上影響著工作面支護(hù)效果。針對(duì)此必須要提前制定完善的質(zhì)檢體系，重點(diǎn)做好材料采購(gòu)與質(zhì)量驗(yàn)收作業(yè)，確保支護(hù)用錨桿和錨索不存在任何質(zhì)量隱患，嚴(yán)禁不合格材料應(yīng)用到施工中。

3.2.4 操作不良

工作人員操作不規(guī)范也是導(dǎo)致問(wèn)題出現(xiàn)的主要因素，是提高錨桿支護(hù)效果的分析要點(diǎn)。就本項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，安裝時(shí)需要將頂部錨桿設(shè)置成與頂板15°夾角，但是實(shí)際作業(yè)時(shí)，為降低操作難度，對(duì)夾角控制不當(dāng)，實(shí)際結(jié)果與設(shè)計(jì)要求差異較大，導(dǎo)致后期錨桿斷裂。

4 預(yù)防措施與效果

（1）對(duì)二采區(qū)（3下）內(nèi)煤質(zhì)松軟、壓力大以及片幫等特殊區(qū)域，提前結(jié)合地質(zhì)勘查方案，對(duì)煤層變化特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)分析，且在最后編制出合理支護(hù)方案，確定各項(xiàng)參數(shù)的合理性。同時(shí)也加強(qiáng)了對(duì)錨桿和錨索等原材料質(zhì)量的檢驗(yàn)，完全按照專業(yè)體系進(jìn)行采購(gòu)和驗(yàn)收，消除因材料質(zhì)量不當(dāng)而出現(xiàn)斷裂問(wèn)題的因素，保證錨桿、錨索支護(hù)的合理性。（2）重視作業(yè)質(zhì)量驗(yàn)收與檢驗(yàn)，安排專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)用錨桿角度檢測(cè)儀對(duì)每個(gè)掘進(jìn)面進(jìn)行巡檢，并做好數(shù)據(jù)記錄，確保每個(gè)部位角錨桿支護(hù)的科學(xué)性。對(duì)于巷道內(nèi)存在的失效錨桿、錨索要及時(shí)補(bǔ)強(qiáng)，且做好跟蹤記錄，確定不會(huì)出現(xiàn)變形和斷裂問(wèn)題。（3）重視班前確認(rèn)，即對(duì)上一班施工結(jié)束的頂幫錨桿預(yù)緊力進(jìn)行有效檢測(cè)，查找是否存在失效錨桿，且要及時(shí)補(bǔ)強(qiáng)，消除一切質(zhì)量與安全隱患。落實(shí)頂板離層儀監(jiān)管，要重視出現(xiàn)頂板破碎和壓力大的工作面，并選擇應(yīng)用架設(shè)鋼棚方式進(jìn)行復(fù)合支護(hù)處理，保證巷道高冒區(qū)兩端、中部以及巷道擴(kuò)寬位置應(yīng)用加密錨索進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)處理。 加強(qiáng)錨索保護(hù)作業(yè)，本項(xiàng)目各掘進(jìn)面均選擇用10#鐵絲順工作面巷道方向?qū)㈠^索頭扭結(jié)，對(duì)頂部金屬網(wǎng)進(jìn)行綁扎，進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)處理。并且，工作面兩順槽超前支護(hù)段50m范圍均應(yīng)用專門鋼管護(hù)套進(jìn)行保護(hù)處理，要求與巷道中線保持平行進(jìn)行安裝，然后用繩卡緊固，將所有掛鉤掛在頂部金屬網(wǎng)上，對(duì)錨索進(jìn)行有效保護(hù)，減少錨索斷裂問(wèn)題的發(fā)生。

5 結(jié)論

應(yīng)結(jié)合煤礦井下實(shí)際情況，來(lái)采取各項(xiàng)有效措施進(jìn)行處理，提高錨桿、錨索支護(hù)效果，減少斷裂問(wèn)題的發(fā)生，消除錨網(wǎng)支護(hù)巷道作業(yè)安全隱患，提高礦井生產(chǎn)綜合效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]王海龍.錨網(wǎng)支護(hù)巷道錨桿、錨索斷裂原因分析及預(yù)防措施[A].北京：中國(guó)科技新聞學(xué)會(huì)，2011.

作者簡(jiǎn)介：胡圣峰，男，山東微山人，工程師，主要從事安全生產(chǎn)管理工作。