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1、淺析井巷施工錨網(wǎng)支護摘要:錨網(wǎng)支護是一種有效的礦井巷道支護方式,由于對圍巖強度的強化作用,可顯著提高圍巖的穩(wěn)定性,加之具有支護成本低、成巷速度快、勞動強度減輕、提高巷道斷面利用率、簡化回采面的端頭維護工藝,明顯改善作業(yè)環(huán)境和安全生產(chǎn)條件,成為礦井巷道的主要支護形式,代表了煤礦巷道支護技術(shù)的主要發(fā)展方向。長治縣羊頭嶺紅旗煤業(yè)、羊頭嶺北峙峪煤業(yè)、三元晉永泰煤業(yè)井下巷道均采用錨網(wǎng)支護效果良好，相比架棚、料石砌碹支護成巷速度快、成本低、勞動強度低、維護率低并且提高了巷道斷面利用率。西山煤礦井下巷道采用工字鋼支護，壓力大，多處鋼梁受壓變形維修成本高，在撤換失效工字鋼棚梁時頂板破碎、
2、易冒頂對安全不利；在回采工作面兩個順槽超前支護要替換交接頂梁支護，回撤工字鋼，礦工勞動強度高。并且架棚支護不能大斷面，大跨度支護?，F(xiàn)如今錨網(wǎng)支護在長治縣的煤礦得到了大力推廣應(yīng)用，正逐步淘汰工字鋼支護，禁止木棚支護。自191２年,德國謝列茲礦最先采用錨桿支護井下巷道以來,錨桿支護以其結(jié)構(gòu)簡單,施工方便、成本低和對工程適應(yīng)性強等特點,在采礦工程中得到了廣泛應(yīng)用。我國煤礦開采中,每年新掘的錨網(wǎng)支護的井巷工程長達2000km。一、錨桿支護作用原理錨桿是一種安設(shè)在巷道圍巖體內(nèi)的桿狀錨栓體系。采用錨桿支護的巷道,就是在巷道掘進后向圍巖中鉆錨桿眼,然后將錨桿安設(shè)在錨桿孔內(nèi),對巷道圍巖進
3、行加固,以維護巷道的穩(wěn)定性。(一)加固拱作用對于被縱橫交錯的弱面所切割的塊狀或破裂狀圍巖，如果及時用錨桿加固，就能提高巖體結(jié)構(gòu)弱面的抗剪強度，在圍巖周邊一定厚度的范圍內(nèi)形成一個不僅能維持自身穩(wěn)定，而且能防止其上部圍巖松動和變形的加固拱，從而保持巷道的穩(wěn)定。(二)組合梁作用可將平頂巷道層狀頂板看作是由巷道兩幫為支點的疊合梁,在荷載作用下,各層板梁都單獨彎曲,每層板梁的上下緣分別處于受壓和受拉狀態(tài)。但是用錨桿將各組合板梁壓緊之后,在荷載作用下,就如同一塊板梁的彎曲一樣,提高了板梁的抗彎強度,可以提高頂板巖層的承載能力。(三)懸吊作用懸吊作用是指將要冒落的圍巖或者軟弱巖層,用錨
4、桿懸吊于上部的堅硬巖體上,由錨桿來承載圍巖或者弱巖的重量。(四)減小跨度作用在巷道內(nèi)安設(shè)錨桿,能夠減少壓力拱的高度和跨度。如在巷道跨中打一根錨桿,相當于在該處打一根支柱,使原來的拱分為兩個小拱,小拱的跨度為原拱的一半。如果打三根錨桿,就相當于將原來的拱分成四個小拱,壓力拱的跨度為原拱的四分之一,同時壓力拱的高度也明顯降低。(五)圍巖補強加固作用巷道深處圍巖內(nèi)的巖石處于三向受力狀態(tài),而靠近巷道周邊的巖石則處于二向受力狀態(tài),后者的強度遠遠小于前者,因此容易受破壞而喪失穩(wěn)定性。在巷道內(nèi)安設(shè)錨桿后,有些圍巖又部分地恢復為三向受力狀態(tài),增強了自身的強度。此外,錨桿還可以增強巖層弱面
5、的抗剪強度,使巷道周邊的圍巖不易破壞和失穩(wěn)。二、錨網(wǎng)支護參數(shù)的確定支護參數(shù)設(shè)計是巷道支護設(shè)計實現(xiàn)定量決策的關(guān)鍵所在。當支護型式確定以后,參數(shù)設(shè)計正確與否,直接影響到支護效果和經(jīng)濟效益。當支護參數(shù)所提供的支護強度不夠,即使支護型式是合理的,也可能控制不住巷道圍巖的嚴重變形和破壞,最終導致巷道不得不翻修,影響正常生產(chǎn)和經(jīng)濟效益;當支護參數(shù)設(shè)計得過于保守,雖然能保證巷道在服務(wù)期間的穩(wěn)定狀況,但支護成本必然偏高。因此,科學地尋找支護參數(shù)設(shè)計在安全和經(jīng)濟這兩方面之間的最佳點,對安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益的意義是顯而易見的。按照不同的地質(zhì)條件與巷道條件,錨網(wǎng)支護可根據(jù)其作用機制選擇相應(yīng)的參數(shù)
6、設(shè)計方法。目前,用于煤礦巷道支護設(shè)計的主要的錨網(wǎng)支護參數(shù)設(shè)計方法有下列幾種:1.懸吊機制及其圍巖條件:在層狀巖體中,錨桿將下部不穩(wěn)定巖層懸吊在上部穩(wěn)固的巖層上,錨桿承受的載荷為下部不穩(wěn)定巖層的重量。最典型的情況是頂板上部1～1.8m處有一厚層(2m以下)堅固巖層,下部為較完整的層狀較弱巖層。若沒有上述堅固巖層,也可用免壓拱高或破碎帶高度以外的非破碎穩(wěn)定帶概念代替。2.組合梁機制及其圍巖條件:在沒有堅硬厚層的薄狀巖層中,通過錨桿的預拉應(yīng)力,將視為疊合梁的各薄層擠緊,提高其自撐能力。桿體承受巖層錯動趨勢所產(chǎn)生的剪應(yīng)力。3.三鉸拱(楔固、緊固)機制及其圍巖條件:在被裂隙切割的塊
7、狀圍巖中,錨桿將危石懸吊,彼此擠緊,形成類似三鉸拱的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),不但使巖塊不掉落,而且加固成能承受載荷的整體結(jié)構(gòu)。4.組合拱(均勻壓縮拱)機制及其圍巖條件:采用點錨固形式的錨桿的預拉應(yīng)力可以形成以錨桿兩端為頂點的算盤珠式的壓縮區(qū)。若把錨桿以適當?shù)拈g距沿拱形斷面系統(tǒng)安裝,則可在巷道周圍形成連續(xù)的均勻壓縮帶作為承載結(jié)構(gòu)并將應(yīng)力向兩幫深部圍巖傳遞,其承載能力決定于錨桿長度與間距、預拉應(yīng)力。三、錨網(wǎng)支護設(shè)計方法(一)現(xiàn)有錨網(wǎng)支護設(shè)計方法的評價目前煤巷錨網(wǎng)支護設(shè)計主要以工程類比法和理論分析法為主,不能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)實際需要,主要表現(xiàn)在如下兩
