復(fù)合頂板錨網(wǎng)索支護(hù)工藝研究

王建國

（汾西礦業(yè)集團(tuán)調(diào)度指揮部，山西 介休 032000）

在煤礦開采工作過程中做好煤礦巷道支護(hù)工作非常關(guān)鍵，現(xiàn)階段在我國各大煤礦綜采工作面開發(fā)工作當(dāng)中，由于受到開采工作深度以及地質(zhì)條件等多方面因素的影響，造成整個煤礦巷道開采工作的穩(wěn)定性有所不足[1]。如果采取復(fù)合頂板錨網(wǎng)索支護(hù)施工方法，所表現(xiàn)出的支護(hù)效果非常明顯。錨網(wǎng)索支護(hù)工作主要指的是將錨索、錨桿塑料網(wǎng)等相關(guān)設(shè)施進(jìn)行聯(lián)合使用，有效起到良好的支護(hù)工作效果，可以對煤礦巷道頂板形成良好的支撐性作用，保證煤礦巷道開采工作的安全性和穩(wěn)定性。相關(guān)煤礦開采工的單位必須要對該項支護(hù)工藝技術(shù)進(jìn)行全面把控，有效做好每一個支護(hù)工作環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制工作，全面提高煤礦巷道頂板結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

1 復(fù)合頂板錨網(wǎng)索支護(hù)工作方案

有效結(jié)合我國某地區(qū)一處煤礦開采工作面巷道斷面支護(hù)工作展開分析和研究，本次煤礦巷道設(shè)計斷面結(jié)構(gòu)為矩形斷面結(jié)構(gòu)，使用率相對較高，巷道掘進(jìn)寬度為3 500 mm，掘進(jìn)高度為2 850 mm，支護(hù)技術(shù)參數(shù)如下：

第一，為了有效提高巖土結(jié)構(gòu)的安全性和支撐性，通過使用高強度預(yù)應(yīng)力錨桿結(jié)構(gòu)來進(jìn)行支撐，頂部錨桿間距大小設(shè)定為805 mm×755 mm，幫部錨桿間距大小設(shè)定為745 mm×755 mm，錨桿材料使用尺寸25 mm×2 245 mm，錨桿絲口使用滾絲機進(jìn)行加工。

第二，護(hù)表結(jié)構(gòu)采用的是鋼塑網(wǎng)材料，為了全面提高整個錨網(wǎng)支護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，防止鋼片片頂位置形成網(wǎng)兜或者是錨孔情況，需要保證高速網(wǎng)充分拉緊，鋼絲網(wǎng)的網(wǎng)點需要進(jìn)行充分焊接，保證形成一個完整的整體[1]。

第三，為了全面提高錨網(wǎng)基礎(chǔ)支護(hù)工作能力，可以通過使用錨索進(jìn)行支護(hù)，錨索支護(hù)結(jié)構(gòu)和錨網(wǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu)之間可以形成共同作用，可以全面提高組合拱或者組合梁結(jié)構(gòu)的整體性以及抗彎折效果，以此來提高淺埋部分圍巖結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。本次煤礦巷道支護(hù)工作過程中，錨索材料型號為15.24 mm×5 000 mm，錨索間排距大小使用的是945 mm×1 450 mm，每一個錨桿孔使用3 個Z2350 和K2335型樹脂錨固劑材料錨固長度為1 500 mm。

2 復(fù)合頂板錨網(wǎng)索支護(hù)工藝流程

錨網(wǎng)索支護(hù)施工過程中，具體可以分為臨時支護(hù)結(jié)構(gòu)、錨網(wǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu)，具體如下：

第一，在掘進(jìn)工作過程中，為了有效保證成型質(zhì)量，需要嚴(yán)格依照煤礦巷道斷面設(shè)計要求來進(jìn)行處理，需要有效檢查周圍巖石結(jié)構(gòu)是否存在明顯的松動，避免在后續(xù)工作過程中出現(xiàn)巖石脫落產(chǎn)生意外安全事故。

第二，臨時支護(hù)結(jié)構(gòu)，在成巷之后需要立即使用單體液壓支柱結(jié)構(gòu)，對鋼筋托梁進(jìn)行支撐，同時有效配合鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行臨時性加固處理，鋼筋脫梁結(jié)構(gòu)部分需要緊貼合頂板部位。

第三，錨網(wǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu)頂錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)，必須要嚴(yán)格依照項目工程施工要求對錨桿進(jìn)行安裝，錨桿使用的是高強度樹脂錨桿，孔洞深度為2 350 mm 左右，需要充分保證鉆孔深度和角度大小。在掘進(jìn)工作過程中錨桿需要及時進(jìn)行支護(hù)，保證最大空頂間距不能超過1 m。通過使用錨桿鉆機設(shè)備進(jìn)行鉆孔工作，保證中途不能產(chǎn)生中斷情況，預(yù)緊力距不能小于120 nm，錨桿之間的排距誤差量不能超過標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計值。幫錨桿支護(hù)和頂部錨索支護(hù)工作，必須要嚴(yán)格依照項目工程設(shè)計方案來加以開展，在進(jìn)行幫錨桿安裝之前，需要先進(jìn)行頂部錨索施工，然后再使用幫錨桿進(jìn)行轉(zhuǎn)點工作，錨桿孔洞深度為2 250 mm，要保證鉆孔的角度符合預(yù)先設(shè)定的工作要求[2]。

3 復(fù)合頂板錨網(wǎng)索支護(hù)施工難點和處理策略

3.1 確定合理層位

因為錨網(wǎng)索支護(hù)巷道結(jié)構(gòu)使用的是規(guī)格超過礦井煤層的厚度，因此必須要有效確認(rèn)錨索巷道的合理層位置，通過使用根底部掘進(jìn)施工方法來進(jìn)行處理。在實際施工過程中存在的主要問題表現(xiàn)為以下幾個方面：第一，巷道頂部直接使用軟弱復(fù)合頂板材質(zhì)，如果出現(xiàn)頂板破壞問題則需要對其進(jìn)行重新更換，對超前支護(hù)工作的管理造成較大的難度。第二，因為巷道兩幫的高度較大、穩(wěn)定性能相對較差，巷道的成型工作相對比較困難。第三，被破碎之后的煤矸石會造成煤炭的夾矸過大，會影響到煤炭開采工作質(zhì)量[3]。

在巷道掘進(jìn)工作過程中盡管不會破壞到復(fù)合頂板，但是也會產(chǎn)生一些其他方面問題。比如，復(fù)合頂板從開始切割到永久性支護(hù)工作沒有徹底完成之前，很容易會出現(xiàn)局部冒落產(chǎn)生危險作業(yè)問題。第二，如果復(fù)合頂板的施工厚度和錨桿的施工程度保持相同，并且頂板在破壞之后很容易在錨固區(qū)域外部形成隔離層，此時需要進(jìn)一步加大錨桿的支護(hù)工作強度，保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。第三，在現(xiàn)有的工作條件下，煤礦巷道掘進(jìn)機設(shè)備因為破底工作速率相對偏低，同時還會直接影響到掘進(jìn)機設(shè)備的正常使用，復(fù)合頂板層間的粘接能力相對較低。主要是因為層板間的結(jié)構(gòu)內(nèi)部，含有大量的軟弱夾層和煤炭殘留，或者都是以軟弱巖層結(jié)構(gòu)為主，因此很容易出現(xiàn)冒頂問題。

因為礦井巷道的軟弱巖層結(jié)構(gòu)頂板位置煤層很容易出現(xiàn)脫離情況，并且礦井復(fù)合頂板的厚度相對較大，由于錨桿的長度不足無法將其充分固定在上部結(jié)構(gòu)層當(dāng)中，因此會造成開掘巷道之后巷道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性大大下降。因此，可以通過使用錨索進(jìn)行進(jìn)一步加強支護(hù)工作，充分發(fā)揮出錨網(wǎng)索的支護(hù)作用和效果，提高整個巷道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。根據(jù)復(fù)合頂板錨網(wǎng)索的支護(hù)工作原理進(jìn)行分析，要想充分保證復(fù)合頂板結(jié)構(gòu)的安全性和完整性，需要有效考慮到煤層頂板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此需要通過使用跟進(jìn)式掘進(jìn)方法來進(jìn)行操作，如圖1。

圖1 錨桿設(shè)計方式

3.2 錨桿、錨索失效破壞問題的解決措施

由于錨索和全螺紋桿的延伸程度有所差異，很有可能會造成繩頭部分在錨桿施工結(jié)束之后，加強錨索支護(hù)施工過程中會出現(xiàn)局部錨桿受到強烈擠壓，造成整個托盤產(chǎn)生松動情況，進(jìn)而失去預(yù)緊力作用，造成錨桿的支護(hù)施工效果下降，使得錨索成為主要的支護(hù)受力部分，最終會造成錨索的破壞。因此，在現(xiàn)場頂板錨索支護(hù)施工過程中，需要對頂板結(jié)構(gòu)的水平程度進(jìn)行判斷和分析，對頂板位置存在平整度不足、方向傾斜問題進(jìn)行處理，而錨索在安裝過程中，大多數(shù)是以垂直方向為主，因此錨索的實際安裝工作方向，和錨索的脫梁安裝工作方向保持相同，避免出現(xiàn)錨索的豎立被分解，造成錨索由于強大剪切力作用而產(chǎn)生破壞，有效提高煤礦巷道的支護(hù)工作效果和穩(wěn)定性[4]。

3.3 錨固預(yù)緊力不足問題的解決措施

在“三徑匹配”當(dāng)中，藥卷使用的是K2335 型錨索，鋼絞線使用的是28 mm 鉆頭和鉆桿，鉆孔匹配會形成鉆孔孔徑過大，會造成藥卷和孔壁時間的連接能力下降，錨固力和預(yù)緊力無法滿足煤礦巷道支護(hù)工的要求。在安裝鋼絞線工作過程中，不能使用破股旋進(jìn)方法來進(jìn)行操作，因為在大扭矩的攪拌器旋轉(zhuǎn)過程中，會造成樹脂藥卷攪拌程度不足、均勻性下降，會造成錨固力大大下降，如果使用右旋錨索鋼絞線和鉆機旋轉(zhuǎn)相同的工作方式，盡管藥卷材料可以得到充分的攪拌，但是會出現(xiàn)比較明顯的破股情況，進(jìn)而造成整個加固強度下降。如果“三徑匹配”工作不合理會造成錨固劑和錨桿支撐體結(jié)構(gòu)，與周圍的圍巖結(jié)構(gòu)之間的連接強度下降，造成錨固能力下降。因此，必須要選擇出合適的鉆頭對其進(jìn)行處理，以此來有效滿足錨王鎖加固支護(hù)處理工的效果。在實踐工作過程中，通過使用Φ27 mm 的鉆頭進(jìn)行施工效果比較明顯，同時還可以選用左旋式錨索材料，根據(jù)鉆機的實際旋轉(zhuǎn)工作方向，有效配合錨索鋼絞線的拉應(yīng)力作用可以起到良好的加固效果。在安裝工作當(dāng)中可以實現(xiàn)在錨索的兩端位置進(jìn)行鐵環(huán)焊接，通過這種焊接方法鐵環(huán)的直徑會超過錨索的直徑，可以達(dá)到充分的攪拌工作效果，在煤礦巷道加固工作中表現(xiàn)出的優(yōu)勢非常明顯。

4 結(jié)語

綜上所述，通過本次錨網(wǎng)索施工方案分析，對其中存在的各種問題進(jìn)行全面改進(jìn)，從現(xiàn)有的施工錨網(wǎng)索支護(hù)巷道的觀測工作結(jié)果分析，可以看出錨網(wǎng)索支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更強，施工更加方便并且具有更高的承載能力，可以有效保證煤礦巷道在使用期限范圍內(nèi)，整體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)煤礦巷道坍塌產(chǎn)生人身傷害事故。