錨網(wǎng)支護巷道錨桿\錨索斷裂原因及預(yù)防措施

     1 概述
　　伯方煤礦3203工作面位于該礦井二盤區(qū)西翼，采用傾向長壁綜采放頂煤技術(shù)采煤，機采高度2.6m，放頂煤高度2.7m，煤層底板標(biāo)高+600~+710m，煤層傾角2°~6°，結(jié)構(gòu)簡單，煤層普氏硬度系數(shù)f=1.5~2.5，煤質(zhì)較軟。工作面平均煤厚5.3m，走向長1 600m，傾斜長180m，煤層頂板依次為1.21m厚泥巖，4.5m厚灰色細砂巖。附3203工作面綜合柱狀圖。
　　2 巷道斷面及支護參數(shù)設(shè)計
　　3203工作面兩順槽均沿煤層底板掘進，斷面形狀為矩形，凈寬3.9m，凈高2.75m，凈斷面積10.26m2。頂板采用錨索、錨桿、鋼筋托梁、金屬網(wǎng)聯(lián)合支護，頂錨桿布置每排5根，排距900mm，間距850mm，規(guī)格為Φ20×2200mm左旋螺紋鋼樹脂錨桿，采用Z2360、CK2335樹脂藥卷錨固，錨固長度1 000mm?？拷飵晚斿^桿安設(shè)角度與垂直方向成20°角，且距離巷幫必須保證300mm，其余與頂板垂直布置。鋼筋托梁采用Φ14號鋼筋制作，全寬78mm，長度3.7m，菱形金屬網(wǎng)采用12號鐵絲編制而成，長4.5m，寬1.0m（網(wǎng)孔為50×50 mm）。
　　補強錨索每隔1.8m布置一根，打在兩排錨桿正中，與巷道兩幫距離相符。錨索規(guī)格為Φ15.24×8000mm，錨固方式為端頭錨固，采用三卷樹脂藥卷，分別為Z2360兩卷，CK2335一卷，錨固長度為1 600mm。
　　幫錨桿每排布置3根，排距900mm，間距850mm，錨桿為MTS421Φ16×1800mm脹套錨桿，靠近頂板的錨桿仰角為20度，其余與巷道垂直布置；鋼筋托梁全寬78mm，長度2.3m，菱形金屬網(wǎng)長度2.5m，寬1.0m（網(wǎng)孔為50×50 mm），采用12號鐵絲編制而成。附圖運輸、回風(fēng)順槽錨桿、錨索布置圖。
　　3 頂板錨桿、錨索斷裂情況及原因分析
　　1）斷裂情況
　　錨桿斷裂主要發(fā)生在掘進后期（距掘進頭100m~300m范圍），破斷位置多處為頂板角部錨桿尾端8cm~15cm處；而錨索斷裂多發(fā)生在回采期間兩順槽超前段（距離工作面煤壁5m~10m范圍），大多為錨索尾端50cm~100cm處鋼絞線破斷。
　　2）原因分析
　　（1）地質(zhì)因素
　　據(jù)二盤區(qū)三維地震勘探和順槽揭露情況看，區(qū)域內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)雜，煤質(zhì)裂隙發(fā)育，無法留頂煤掘進，一旦頂板壓力增大、發(fā)生離層時，錨桿承載力不夠，發(fā)生破斷。而在工作面回采時，兩順槽超前壓力相對集中，頂板來壓時，頂板巖層層間出現(xiàn)錯動，鋼絞線中部自由段受剪切力搓動，造成錨索中部鋼絞線松散，強度降低，發(fā)生破斷。
　?。?）支護設(shè)計不合理
　　由于在同一盤區(qū)內(nèi)盤區(qū)面積較大，地質(zhì)情況復(fù)雜，頂?shù)装遄兓?，不能及時對錨網(wǎng)支護巷道中錨桿、錨索的長度、直徑做出科學(xué)的設(shè)計，支護設(shè)計參數(shù)不合理，也是造成錨桿、錨索破斷的一大因素。
　?。?）質(zhì)量檢驗機制不完善
　　錨桿、錨索的質(zhì)量合格與否也是影響支護質(zhì)量的主要因素，必須完善檢驗機制，特別要加強對原材料的檢驗，杜絕使用不合格材料。
　?。?）操作
　　操作失誤或不按規(guī)程操作也是影響錨桿支護質(zhì)量的主要因素。例如，頂部角錨桿安裝按規(guī)定應(yīng)與頂板成20°夾角，而人員現(xiàn)場操作時為了省事，安設(shè)角度不夠或者偏大，影響錨桿支護質(zhì)量，造成錨桿斷裂。
　　4 防范措施及效果
　　1）針對盤區(qū)內(nèi)煤質(zhì)松軟、片幫、冒頂、壓力大地段等特殊地點、特殊情況，積極與科研院校合作，及時對煤層的變化進行研討，并編制專項支護設(shè)計，確保錨桿、錨索支護的科學(xué)性；
　　2）加強對原支護材料的質(zhì)量檢驗工作，完善檢驗機構(gòu)、檢驗流程，確保錨桿、錨索等支護材料可靠；
　　3）加大了質(zhì)量檢查力度，每個掘進面配置了錨桿角度檢測儀，安設(shè)了球形閥，保證了角錨桿支護的有效性；
　　4）加大了巡檢力度， 對于巷道內(nèi)發(fā)現(xiàn)的失效錨桿、錨索，全部進行二次補強，補強后的錨桿、錨索未發(fā)生變形、斷裂；
　　5）做好了班前確認(rèn)工作，對上一班施工的頂幫錨桿進行預(yù)緊力檢測，失效錨桿要及時補打，隱患未處理的嚴(yán)禁組織生產(chǎn)；
　　6）加強了頂板離層儀的監(jiān)管力度，對于工作面出現(xiàn)的頂板破碎、壓力大的地點，及時進行了架設(shè)木棚復(fù)合支護，對巷道高冒區(qū)兩端、中部及巷道擴寬處均采用雙錨索配合槽鋼加強支護。
　　7）加強了錨索保護工作。所有錨網(wǎng)支護的掘進工作面錨索全部采用10#鐵絲順工作面巷道方向?qū)㈠^索頭扭結(jié)，綁扎在頂部金屬網(wǎng)上；
　　對于綜放工作面兩順槽超前支護段50m范圍內(nèi)錨索全部采用專制鋼管護套進行了保護，錨索護套平行于巷道中線安裝，采用繩卡緊固，并將掛鉤掛在頂部金屬網(wǎng)上，通過有效保護錨索，未發(fā)生錨索斷裂傷人事故。
　　8）及時改變了支護技術(shù)參數(shù)。增大錨桿桿體強度由335kN至400kN；對順槽掘進時片幫、冒頂?shù)囟尾扇】s小錨桿、錨索支護間排距方式來增大支護強度，縮小冒頂范圍；對靠工作面一側(cè)脹套錨桿更換為樹脂錨桿，加大錨桿預(yù)緊力來控制煤幫。以上措施保證了巷道整體支護效果。
　　9）作好破段原因分析工作。若工作面出現(xiàn)錨桿或錨索斷裂，施工隊必須保護好現(xiàn)場，并及時匯報生產(chǎn)科。由生產(chǎn)科組織相關(guān)人員現(xiàn)場勘察分析，制定有效措施避免同一問題重復(fù)出現(xiàn)。
　　結(jié)論
　　綜上所述，針對煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜、多變等因素造成的錨桿、錨索斷裂現(xiàn)象，通過制定以上針對性防范措施，有效杜絕了錨桿、錨索斷裂發(fā)生，消除錨網(wǎng)支護巷道一大安全隱患，保證礦安全生產(chǎn)平穩(wěn)運行。