拱形斷面錨網支護技術在井巷工程施工中的成功實踐及應用
摘　要：本文敘述了月亮田礦根據本礦地質自身條件，結合錨桿支護特點，在南三采區各類地質條件及不同施工方式下，井巷工程施工中使用拱形斷面錨網支護技術實踐及應用獲得成功。
一、概況
近年來，錨網支護技術在盤江煤電集團公司各礦井巷工程施工中得到廣泛應用和推廣，因錨桿支護受地質條件、施工工藝、人為因素、支護材質等影響，盤江煤電公司月亮田礦于2004年6月3日在南三1318210里切巷因錨桿支護失效而造成巷道頂板大面積冒落事故后相隔幾年未推廣錨網支護技術。在2007年上半年以前月亮田礦南三采區有少部分掘進巷道使用錨網支護，巷修錨網支護幾乎為零，且掘進巷道錨網支護多為矩形斷面；進入2007年下半年到2008年上半年后，受盤江相鄰礦井井巷工程中大面積成功使用錨網噴注聯合支護的影響，開始探索性在掘進、巷修施工中采用拱形斷面錨網支護技術，并獲得了一些有益的經驗，在進入2008年下半年開始對拱形斷面錨網支護技術進行推廣使用。為克服地質構造復雜，巖石松軟破碎、巷道壓力大等困難，經過長期的探索和現場實踐，不斷修訂錨網支護技術參數，我們摸索出采用拱形斷面錨網支護技術的一些方法， 錨網支護作為一種比較成熟的巷道支護形式，與傳統架棚支護方式相比，在改善支護效果、降低支護成本、減輕勞動強度、提高巷道斷面利用率等方面都有顯著成效。
二、錨網支護技術難以推廣使用及存在問題分析
月亮田礦南三采區井田范圍斷層構造較為繁多和復雜，井田范圍內對地質構造有影響的10—60多米落差正、逆傾向斷層多達6條之多，每個采面走向長度布置也就才300—400m，受6條較大斷層影響，可以說1—4m次生落差斷層就較為普遍了，如此繁多的斷層影響也就造成了地質構造復雜多變的主要因素，因此伴隨而來的就是頂板不穩定、破碎、易冒落等情況就是長見的頂板顯現規律了。另外就是：一是采動影響對巷道的破壞性表現較為強烈（主要表現為側壓）；二是布置在煤柱區域影響范圍內的巷道壓力及底鼓現象都表現較為明顯；三是主要的一些系統巷道都沿煤層施工布置，造成返修率高，損壞巷道頂板的固有穩定性。因此綜合以上影響頂板穩定原因分析，也就造成了錨網支護技術難以推廣的一個重要因素，同時從主觀上也存在畏懼思想。
三、 拱形斷面錨網支護巷道技術參數選擇
（一） 巷道支護材料選擇
1、支護材料
頂板及兩幫錨桿支護要求：該巷頂錨桿采用ø20×3000mm全螺紋錨桿、300×300mm短鋼帶配合3000×900mm（10#）鐵絲網進行聯合支護，巷道兩幫采用ø20×2500mm全螺紋錨桿、300×300mm短鋼帶配合3000×900mm(10#/8#）鐵絲網進行聯合支護，錨桿間排距均為800mm。
2、錨索支護要求：每間隔1600mm施工一組錨索，每組錨索為3根，錨索沿巷道中線布置一根，中線兩側各一根，間、排距均為1600mm，錨索規格為ø15.24×8300mm。安裝長度為8.0m。
3、錨固劑及鐵絲網使用要求：錨固劑為K2335型，3000mm錨桿每根使
4、節樹脂錨固劑進行錨固。2500mm錨桿每根使用3節樹脂錨固劑進行錨固，每根錨索使用6節樹脂錨固劑進行錨固。鐵絲網搭接長度為100mm，搭接處必須用12#鐵絲綁扎好，綁扎間距不大于200mm。
5、錨桿外露長度為50mm，錨索外露長度為300mm。
6、附巷道斷面支護圖。
(二）、 巷道圍巖破壞范圍估算
⑴、如圖所示

⑵、巷道兩幫破壞深度C的確定：
見公式（1）
式中Kδ——應力集中系數，Kδ=KS.Ka；
KS——與巷道斷面形狀有關的應力集中系數，
Ka——與殘余支承力有關的系數，有下式確定：
見公式（2）
X—圍巖的寬度，m;
Kym —基本頂穩定性系數；
δrm—巷道頂板巖層的單向抗壓強度，MPa;
h—采高，m；
hi—直接頂厚度，m；
δ cc—被破壞切割的巖石單相抗壓強度，MPa；
r—巷道上覆巖層的平均容重，KN/m3；
H—巷道的埋深，m；
a—煤層的傾角，（0）；
h c—被巷道切割的煤層厚度，m；
l—巷道切割煤（巖）層的最大寬度，m；
u— 煤層波松比，見下表。
A — 煤層內摩擦角 （0），由下式確定：
見公式（3）
煤層的波松比u
⑶、巷道頂板破壞高度b
見公式（4）
式中h0——巷道高度，m；
Ky——頂板巖層完整性系數
⑷、巷道圍巖荷載的確定
1）、頂板載荷集中Qr的確定。
見公式（5）
式中Qr—頂板載荷集度， KN/m；
r0—頂板巖層平均容重， KN/m3。
2）、巷道兩幫載荷的確定。
見公式（6）
式中 QS—巷幫載荷集度， KN/m。
三、支護成本比較及經濟效益
每米巷道材料費耗定額比較
624×（8842－4870）+1140×（8992－6578）＝5230488元

月礦南三采區自2007年至今在掘進及巷修巷道過程中采用錨網支護，經濟效益顯著。在共計1751 m錨網拱形巷道中比U棚節約材料費5230488元；同期因錨桿支護而節約的巷道工程費用大約5648772元。
四、施工及支護效果分析
采用錨網支護不僅施工工藝簡便，而且施工速度較快。同時與u型棚巷道相比，巷道整體變形量較小，斷面收縮率有所降低。這種支護方式較好的保持了巷道的穩定。因此，錨網支護的巷道在（煤）巖層掘進的巷道中，采用錨網噴支護比用u型棚支護的效果好。U型棚支架雖有抗壓性能好，承載能力大等特點，但由于松軟破碎的巖石，穿過煤層，支護在受壓變形的同時，圍巖散壓力一直處于上升狀態，較難穩定，并由于支架的變形不能適應圍巖的變形，而錨網支護包括了各種支護的優點，將松散的圍巖能結合成整體，這樣就改善了圍巖的物理力學性能，從而形成可靠有效的結合拱結構，提高了支護的承載能力和穩定性，降低了底鼓應力的集中度，有效的控制了巷道的變形量。經過近幾年的考驗，巷道成形良好，頂板得到控制，在動壓影響下，巷道沒有產生較大的變形，成功地實現了在動壓大，圍巖體破碎等預期目標。此種支護方式也存在不足。
1、由于如巷道達不到及時的噴漿，巷道經過長時間的風化，圍巖出現松動、下沉、兜網等現象。
2、施工工藝較復雜，人員操作不規范，導致工程質量不較差。
3、巷道掘進過程中，由于巷道成形較差，嚴重出現超挖好或欠挖現象，導致在施工錨桿過程中造成一定的困難。
經過在施工過程中不斷的摸索與發現，我們應加大規程、措施的貫徹力度，注重現場人員的操作規范，嚴格按質量標準化進行操作。在今后各種掘進巷道及巷修巷道中廣泛采用錨網支護，并根據巷道頂板的完整性來選擇錨桿的間、排距，合理的布置。
五、結語
錨網（索）支護已在月亮田礦南三采區已得到成功應用，這是科學理論指導生產實踐的具體體顯。經過巷道支護優化設計為科學管理頂板，正確選擇支護參數、合理確定支護強度，提供了科學的依據，該設計的應用不僅保證安全生產，取得了較好的社會效益，而且節約材料消耗，減少了工人的勞動量，提高了勞動效率。