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1、浅析井巷施工锚网支护摘要:锚网支护是一种有效的矿井巷道支护方式,由于对围岩强度的强化作用,可显著提高围岩的稳定性,加之具有支护成本低、成巷速度快、劳动强度减轻、提高巷道断面利用率、简化回采面的端头维护工艺,明显改善作业环境和安全生产条件,成为矿井巷道的主要支护形式,代表了煤矿巷道支护技术的主要发展方向。长治县羊头岭红旗煤业、羊头岭北峙峪煤业、三元晋永泰煤业井下巷道均采用锚网支护效果良好，相比架棚、料石砌碹支护成巷速度快、成本低、劳动强度低、维护率低并且提高了巷道断面利用率。西山煤矿井下巷道采用工字钢支护，压力大，多处钢梁受压变形维修成本高，在撤换失效工字钢棚梁时顶板破碎、
2、易冒顶对安全不利；在回采工作面两个顺槽超前支护要替换交接顶梁支护，回撤工字钢，矿工劳动强度高。并且架棚支护不能大断面，大跨度支护。现如今锚网支护在长治县的煤矿得到了大力推广应用，正逐步淘汰工字钢支护，禁止木棚支护。自191２年,德国谢列兹矿最先采用锚杆支护井下巷道以来,锚杆支护以其结构简单,施工方便、成本低和对工程适应性强等特点,在采矿工程中得到了广泛应用。我国煤矿开采中,每年新掘的锚网支护的井巷工程长达2000km。一、锚杆支护作用原理锚杆是一种安设在巷道围岩体内的杆状锚栓体系。采用锚杆支护的巷道,就是在巷道掘进后向围岩中钻锚杆眼,然后将锚杆安设在锚杆孔内,对巷道围岩进
3、行加固,以维护巷道的稳定性。(一)加固拱作用对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状围岩，如果及时用锚杆加固，就能提高岩体结构弱面的抗剪强度，在围岩周边一定厚度的范围内形成一个不仅能维持自身稳定，而且能防止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道的稳定。(二)组合梁作用可将平顶巷道层状顶板看作是由巷道两帮为支点的叠合梁,在荷载作用下,各层板梁都单独弯曲,每层板梁的上下缘分别处于受压和受拉状态。但是用锚杆将各组合板梁压紧之后,在荷载作用下,就如同一块板梁的弯曲一样,提高了板梁的抗弯强度,可以提高顶板岩层的承载能力。(三)悬吊作用悬吊作用是指将要冒落的围岩或者软弱岩层,用锚
4、杆悬吊于上部的坚硬岩体上,由锚杆来承载围岩或者弱岩的重量。(四)减小跨度作用在巷道内安设锚杆,能够减少压力拱的高度和跨度。如在巷道跨中打一根锚杆,相当于在该处打一根支柱,使原来的拱分为两个小拱,小拱的跨度为原拱的一半。如果打三根锚杆,就相当于将原来的拱分成四个小拱,压力拱的跨度为原拱的四分之一,同时压力拱的高度也明显降低。(五)围岩补强加固作用巷道深处围岩内的岩石处于三向受力状态,而靠近巷道周边的岩石则处于二向受力状态,后者的强度远远小于前者,因此容易受破坏而丧失稳定性。在巷道内安设锚杆后,有些围岩又部分地恢复为三向受力状态,增强了自身的强度。此外,锚杆还可以增强岩层弱面
5、的抗剪强度,使巷道周边的围岩不易破坏和失稳。二、锚网支护参数的确定支护参数设计是巷道支护设计实现定量决策的关键所在。当支护型式确定以后,参数设计正确与否,直接影响到支护效果和经济效益。当支护参数所提供的支护强度不够,即使支护型式是合理的,也可能控制不住巷道围岩的严重变形和破坏,最终导致巷道不得不翻修,影响正常生产和经济效益;当支护参数设计得过于保守,虽然能保证巷道在服务期间的稳定状况,但支护成本必然偏高。因此,科学地寻找支护参数设计在安全和经济这两方面之间的最佳点,对安全生产和经济效益的意义是显而易见的。按照不同的地质条件与巷道条件,锚网支护可根据其作用机制选择相应的参数
6、设计方法。目前,用于煤矿巷道支护设计的主要的锚网支护参数设计方法有下列几种:1.悬吊机制及其围岩条件:在层状岩体中,锚杆将下部不稳定岩层悬吊在上部稳固的岩层上,锚杆承受的载荷为下部不稳定岩层的重量。最典型的情况是顶板上部1～1.8m处有一厚层(2m以下)坚固岩层,下部为较完整的层状较弱岩层。若没有上述坚固岩层,也可用免压拱高或破碎带高度以外的非破碎稳定带概念代替。2.组合梁机制及其围岩条件:在没有坚硬厚层的薄状岩层中,通过锚杆的预拉应力,将视为叠合梁的各薄层挤紧,提高其自撑能力。杆体承受岩层错动趋势所产生的剪应力。3.三铰拱(楔固、紧固)机制及其围岩条件:在被裂隙切割的块
7、状围岩中,锚杆将危石悬吊,彼此挤紧,形成类似三铰拱的稳定结构,不但使岩块不掉落,而且加固成能承受载荷的整体结构。4.组合拱(均匀压缩拱)机制及其围岩条件:采用点锚固形式的锚杆的预拉应力可以形成以锚杆两端为顶点的算盘珠式的压缩区。若把锚杆以适当的间距沿拱形断面系统安装,则可在巷道周围形成连续的均匀压缩带作为承载结构并将应力向两帮深部围岩传递,其承载能力决定于锚杆长度与间距、预拉应力。三、锚网支护设计方法(一)现有锚网支护设计方法的评价目前煤巷锚网支护设计主要以工程类比法和理论分析法为主,不能满足现场生产实际需要,主要表现在如下两
