浅析锚网索支护工艺在开掘巷道中的应用

浅析锚网索支护工艺在开掘巷道中的应用

李旭亚 李韶杰 徐长亮

平煤股份八矿 河南省平顶山市 467000

锚杆与锚索支护施工工艺包括施工机具选择与配置，施工人员组织，施工工序安排，安全技术措施等内容。根据巷道地质与生产条件，合理配置施工机具与施工人员，安排锚杆支护各工序的顺序和时间，并与巷道掘进、运输等环节相配套，实现施工工艺的优化，是保证锚杆支护施工质量、提高施工速度的重要途径。

一、巷道施工工艺

1、锚杆支护施工工艺流程

锚杆应紧跟掘进工作面及时支护。锚杆支护施工工艺流程为：掘进出煤，铺、联金属网，临时支护，上钢筋托梁或钢带，钻顶板中部锚杆孔、清孔，安装树脂药卷和锚杆，用锚杆钻机搅拌树脂药卷至规定时间，停止搅拌并等待规定的时间，拧紧螺母达到锚杆设计预紧力。从中部向外依次安装其他顶板锚杆。帮锚杆的施工步骤与顶锚杆基本相同。

锚杆支护施工工艺中，钻孔、搅拌树脂药卷与拧紧螺母为主要工序，其他可作为辅助工序。而这两个工艺中，辅助工艺的优化空间不大，锚杆支护工艺的优化主要从锚杆施工的主要工序进行。途径主要就减少支护时间，提高安装速度，合理安排各个工序，进行施工工艺优化。以锚杆施工主要工序：钻孔、搅拌树脂药卷与拧紧螺母为主线，在考虑辅助工序先后的基础上，尽量使辅助工序与主要工序平行作业，合理利用工时，缩短总的支护时间。

为了提高锚杆支护速度，在巷道断面尺寸允许的条件下，应配置两台、甚至多台锚杆钻机同时作业；同时尽量安排顶板锚杆与帮锚杆同时作业。

2、锚杆支护施工主要工序

锚杆支护施工主要工序为，钻孔与安装锚杆。

1)钻孔

钻孔的质量与速度直接影响锚杆安装质量与速度。

首先，应根据巷道地址与生产条件选择合适的钻具。根据钻进的煤岩体性质选取合适的锚杆钻机、钻头与钻杆的破岩方式（对于软及中硬岩石，一般选择旋转破岩方式），动力源（气动、液压），钻机输出扭矩及推力等；钻头、钻杆的材质与规格型号。根据巷道断面尺寸选取钻机的几何尺寸（最小、最大高度），钻机的长度等。当巷道高度、钻机最小高度、锚杆长度确定不能实现一根钻杆一次成孔时，需要换钻杆，采用长、短钻杆相结合的方式钻孔。为了提高施工速度，应尽量减少换钻杆的次数。

钻孔应严格按照设计的孔位、孔深与角度进行施工。

（1）锚杆孔位确定了锚杆的间排距，间排距的误差不应超过100mm。

（2）钻孔直径应符合设计要求。避免钻孔过小，杆体不能顺利安装；钻杆过大，影响锚固效果与锚固长度。

（3）钻孔应保持直线，避免钻孔出现弯曲或台阶，使杆体不能顺利插入钻孔。

（4）钻孔深度应严格控制在设计范围内，保证锚杆端头推至孔底后，锚杆尾部螺纹能安装螺母、压紧托盘，为锚杆提供足够的预紧力。钻孔深度过大，锚杆端头不能推至孔底，孔底锚固剂不能搅拌，影响锚固长度与效果；钻孔深度过小，锚杆外露太长，螺母不能压紧托盘而提供预紧力，极大地影响支护效果。

（5）钻孔角度应严格按照设计控制，误差不应超过5°。过大的锚杆角度，一方面是减少了锚杆的有效作用范围；二是使锚杆的受力状况变差，不利于锚杆支护作用的充分发挥。

（6）钻孔钻进完毕后应清孔，清洗成孔内的煤岩粉。

2）安装锚杆

树脂锚杆的安装工序包括装锚固剂、插入杆体、搅拌树脂锚固剂、等待固化，以及拧紧螺母，使锚杆达到设计预紧力。

（1）装树脂锚固剂。在装树脂锚固剂前，应检查锚固剂是否过期、硬化或损坏，这些不合格锚固剂严禁使用。将符合设计要求的树脂锚固剂按照数量、顺序，依此装入钻孔内。

（2）插入杆体。锚杆杆体套上托盘并带上螺母，杆尾通过安装器与锚杆钻机机头连接，杆体端部插入已装好树脂锚固剂的钻孔中，升起锚杆钻机，利用杆体将孔口处的树脂锚固剂送入孔底。

（3）搅拌树脂锚固剂。利用锚杆钻机带动锚杆杆体旋转搅拌树脂锚固剂。树脂锚固剂搅拌是锚杆安装中的关键工序，直接影响锚固效果与锚杆安装质量。

（4）拧紧螺母施加预紧力。等待时间结束后，可采用，锚杆钻机拧紧螺母，压紧托盘，给锚杆提供一定的预紧力。此时，宜采用快速安装工艺，即搅拌树脂锚固剂、上托盘、拧紧螺母一次完成。当锚杆钻机的扭矩力不能满足锚杆设计预紧力的要求时，必须采取扭矩扳手、扭矩倍增器或锚杆张拉器等设备对锚杆施加预紧力。由于锚杆预紧力对支护效果起决定性作用，因此，锚杆预紧力必须达到设计的数值。

3、锚索施工工艺

与锚杆相比，锚索具有深度大、强度大、可施加较大预紧力的特点。树脂锚固锚索的施工很多方面与锚杆类似。

锚索应紧跟掘进工作面及时支护。锚索支护施工工艺流程为定锚索孔位，钻进锚索钻孔、清孔，往钻孔内装入树脂药卷，用锚索头部顶住树脂药卷并送入孔底，升起钻机并用搅拌器连接钻机和锚索尾部，开动钻机搅拌树脂药卷至规定时间，停止搅拌等待规定时间后收缩钻机卸下搅拌器，等待10-15min，套上托盘安装锚具，用张拉设备张拉锚索到设计预紧力。

锚索支护施工工艺中，钻孔、搅拌树脂药卷与张拉为主要工序。

1）钻孔

采用锚杆（索）钻机配合接长钻杆、钻头钻孔。为使钻孔设备单一化，应尽量采用一种钻机钻装锚杆、锚索。接长钻杆连接处强度较低，接头处进入钻孔之前应控制钻进推进力，避免钻杆受力不均出现断杆。钻机应严格按照设计的孔位，孔深与角度进行施工，误差控制在设计要求范围之内。

2）安装锚索

树脂锚索的安装工序与锚杆类似，包括装锚固剂、插入索体、搅拌树脂锚固剂、等待固化。

（1）装树脂锚固剂。按设计要求的树脂锚固型号、数量、顺序，依次装入钻孔内。

（2）插入索体。锚索尾部装上专用搅拌器，索体端部插入已装好树脂锚固剂的钻孔中，缓缓将树脂锚固剂送入孔底。

（3）搅拌树脂锚固剂。锚索尾部用专用搅拌器与钻机连接，开始搅拌。先慢后快，待锚索全部插入钻孔后，采用全速旋转搅拌至规定时间。停止搅拌后等待一定时间，收缩钻机，卸下搅拌器。搅拌后锚索外露长度应控制在设计范围内。

3）涨紧锚索

等待10-15min后，装上锚盘、锚索头，用锚索涨紧器涨紧锚索到设计预紧力，之后卸下涨紧器。

二、提高锚网支护施工速度的途径

成巷速度取决于掘进与支护速度，而在总的成巷时间内，支护工序占了大部分时间，因此，提高成巷速度的关键是缩短支护时间，提高支护速度，有以下途径：

1、采用“三高一低”的设计理念进行锚杆支护设计。提高单根锚杆的强度与刚度，在保证支护效果与巷道安全的前提下，减小支护密度，实现高强度、高刚度、高可靠性与低密度的“三高一低”的现代锚杆支护设计理念，显著减少单位面积上锚杆数量，提高支护速度。

2、提高锚杆支护施工的机械化程度。在适宜的条件下，采用掘锚一体化技术，实现掘进后立即进行支护，甚至是掘锚平行作业；推广应用连续采煤机配锚杆台车的施工技术，实现掘进与支护交叉作业，从而大幅度提高成巷速度。

3、优选施工机具、优化施工工艺。掘进后采用多台锚杆钻机打眼的施工工艺，提高支护速度。同时根据巷道地质与生产条件选择合适的施工工具，合理安排施工工序，尽可能实现平行作业，可显著提高支护速度。

4、采用快速安装机具与工艺。采用快速安装机具与工艺，缩短每个工序所占用的时间。如采用快速安装器或扭矩螺母，实现搅拌树脂锚固剂、上托盘、拧螺母一次完成，大大提高锚杆安装速度。

5、掘进、运输、通风及支护整体配套。在掘进工作面，割煤、运输、通风及支护任何一个环节都可能影响掘进。除提高支护速度外，还必须保证掘进、运输、通风及支护整体配套，才能提高成巷速度。