1．矿用防护网的应用及作用机理
1．1 矿用防护网的广泛应用
矿山压力显现是客观的自然规律，在巷道施工中所遇到的矿山压力包括顶压、侧压、底压，在矿山压力显现中，上述三种压力相互传递显现。而矿井的支护就是为了缓和及减少围岩的移动防止围岩的破坏，保证矿井的安全生产，满足安全生产的需要。“锚网支护”是喷射混凝土、各类锚杆(索、拴、管)和金属网联合支护的简称，如图1-1。在煤矿井巷道中采用锚网支护方式，是对于破裂性岩体、跨度较大的巷道除了喷射混凝土以外，在打锚杆后，紧贴岩面铺一层金属网，在金属网上喷射一定厚度的混凝土层。为保证支护质量，做到网与网连接的整体性，用钳子和铁丝把网片连接。金属网广泛使用于锚网支护中。
近年来，锚网支护已在国内外得到广泛应用，在松软、破碎、大变形和动压巷道中试验采用锚网支护也有进展，如出现了伸缩性或柔性的可伸缩性锚杆。当前，在大变形巷道中使用锚喷支护的主要问题是喷层与锚杆的柔性很不匹配，在
围岩变形或爆破震动作用下喷层过早开裂失效，丧失了与锚杆共同作用的条件，致使围岩性能不断恶化，围岩与混凝土陆续掉块，严重的造成冒顶和片帮事故。为了避免喷层过早开裂，国内外正致力于柔性喷层的研究，主要途径如下：
1) 在混凝土中掺钢纤维或其它化学纤维，以提高喷层的抗拉强度、抗压强度、
韧性和抗裂性能。
2) 在混凝土中掺入添加剂，以提高混凝土的韧性与抗裂性能。在喷射混凝土中
掺入一的粉煤灰，不仅降低了成本，而且提高了喷层的韧性与抗裂能力。
3) 在混凝土中铺设金属网，形成钢筋混凝土喷层。
目前，钢纤维混凝土喷层的成本较高，各种化学纤维喷层尚在试验研究之中混凝土掺添加剂对改善混凝土的柔性作用不显著。在当前的条件下，金属网喷层仍是改善喷层性能最简单、可靠的途径。而金属网对喷层柔性的改善程度，主要取决于金属网的材料和结构形式。
1．2 矿用防护网对围岩的加固作用机理
通过围岩变形破坏情况分析，认为巷道支护应把巷道顶板、两帮及底板支护看作一个整体，避免因局部支护状态的恶化而造成整个支护系统失衡、失效，最终导致巷道失稳。而锚网支护中的金属网可以托住非锚固区已经破裂的岩石，防止岩块垮落，将锚杆之间的非锚固岩层载荷传递给锚杆，使单根锚杆的点支护转变为锚杆支护系统的面支护，而且金属网本身也能对围岩提供支护力，由于金属网的存在使得锚杆支护系统成为一整体结构，这同巷道支护是一个整体概念相适应的，避免了因局部支护恶化而导致整个巷道失稳。金属网——锚杆整体支护系统可以均衡巷道各部分的受力和变形状态，提高了巷道整体稳定性。
金属网能够使松软破碎围岩由破碎结构转化为镶嵌结构，巷道围岩轮廓形成能承受较大压力的压力拱，防止围岩破裂范围扩大及岩块冒落。由于碎石的碎胀作用及传递力的媒介作用有利于将载荷传递到锚杆及深部围岩，维护了压力拱，发挥了围岩自承能力。金属网能够提高岩体的强度，和锚杆一起起加固围岩的作用。国内一些成功实践证明，金属网是煤层动压巷道锚杆支护必不可少的技术措施，巷道围岩的稳定性愈差，金属网的这种加固围岩作用就愈重要。
金属网具有柔性，能够适应围岩的变形，使巷壁处的岩压减小，具有“卸载”作用。同时由于金属网还具有一定的刚性，能给围岩表面以抗力，从而改善了围
岩的受力状杰，防止围岩变形进一步恶化。
回采巷道易受动载的影响，如爆破动载、开采动载等，可使围岩塑性区和破碎区显著增大，会出现漏顶、掉块、剥落等现象。金属网能和锚杆共同促使破碎围岩形成锚固组合拱，对碎块起挤压加固作用，防止岩块垮落同时具有一定刚度的金属网对围岩表面的反力可以增大组合拱内部破碎岩体的密实度，这些都具有提高支护系统的抗动载能力。
矿用金属网对围岩的加固作用主要是：
1) 参与围岩应力状态调整使锚杆支护系统成一整体结构。
2) 提高松软破碎围岩组合拱的力学强度，起加固围岩作用。
3) 金属网有柔性，具有卸压作用。
4) 提高支护系统抗动载能力，防止围岩变形恶化。
2．矿用防护网应用的必要性
2．1矿用金属网的作用
近年来，随着锚杆支护技术的发展，在围岩较松软和受采动影响的煤层巷道中，锚网支护技术得到了大范围的推广使用，取得了显著的经济效益。而金属网在锚网支护中起着重要的作用。高质量的金属网能有效控制锚杆之间非锚固岩层的变形，托住挤人巷道的岩石，是确保锚杆加固作用的重要措施。其主要作用有：
1) 防止碎裂岩块垮落。
2) 将锚杆之间非锚固岩层载荷传给锚杆。
3) 金属网托住已碎裂的岩石，虽然巷道周边围岩已破裂，由于碎石的碎胀作用
和传递力的媒介作用，使巷道深部围岩仍然保持三向应力状态，大大提高了岩体的残余强度(如图1-2所示)。锚杆支护的关键是能否形成围岩的自承环。金属网在锚网支护中的作用，不仅是由钢筋受围岩压力，更为重要的是通过钢筋改善岩体的受力状态，提高岩体强度来承受围岩压力，以充分发挥围岩的自承能力。巷道围岩的稳定性愈差，金属网的作用愈加重要。
2．2矿用金属网的基本要求
金属网的作用主要是通过金属网对巷道围岩进行封闭，有效防止顶、帮冒落伤人，有利于保持巷道围岩的完整与稳定。
锚网支护中所采用的金属网应满足如下要求
1) 与混凝土粘结性好，能使混凝土开裂的极限荷载增加。
2) 网片整体性好，以增加喷层的强度和稳定性。
3) 加工方便、成本低廉。
4) 能卷捆或折叠，便于运输。
5) 具有一定的可弯曲性，便于形成与巷道轮廓相吻合的喷层。
6) 网片宽度为0.8～2.0m，网孔边长与丝径的关系依据表1-1
3．矿用金属网
3．1种类及规格
国内煤炭系统常用8号铁丝(Φ4mm)手工编织的矩形网，网格100mm×100mm，制成1㎡一块网片，见图1-3。这种网经线与纬线联系不紧，在受力时往往单根铁丝受力，网的强度仅为铁丝的强度‘铁丝间空档有时被岩石撑开形成
空洞而掉块，影响安全。在巷道安装时，各片要搭接，并用铁丝捆绑，往往捆绑质量不好，在搭接处形成薄弱环节，金属网出现垂门帘情况。
菱形绞接柔性金属网的网格尺寸一般为100mm×200mm，由8号(Φ4mm)或10号(Φ3.2mm)铁丝编织而成(见图1-4)。菱形金属网由镀锌铁丝编织而成，网丝与网丝之间具有链锁结构，与经纬结构金属网相比，菱形金属网各个网丝受力能自动调整，均匀合理，结构伸长率可以根据开采工艺的需要设计，抗冲击性明显好于经纬金属网，且网格具有自锁性，网尺寸也稳定，其综合承载力可提高31%，同时搬运和展网方便，隔研效果好。对菱形网和矩形网的受力情况进行实验，结果如表1-2。由表1-2可知，金属网在最初开裂、最大载荷与最终破坏时的挠度，菱形网比矩形网分别大5.44、1.35、4.65倍。
菱形金属网与矩形网的比较，具有如下特点：
1) 菱形金属网网线相互绞结，整体受力状态好，提高了网的强度。
2) 菱形网网线孔孔绞结，网线不会产生滑动，网孔不能扩大，防止了冒顶。
3．2矿用编织网
特征是：
1) 由多根横向金属条（１）与多根纵向金属条（２）构成，每根横向金属
条（１）和纵向金属条（２）的表面为凹凸表面，横向金属条（１）与纵向金属条（２）上下交错编织，构成上下相接呈凹凸面网格（３）结构；在凹凸面网格（３）上构成矩形或等边形形状的网孔（４），在横向金属条（１）和纵向金属条（２）的交点处设有焊接接点（５）固定连接（如图１）。
2) 横向钢筋金属条（１）与纵向钢筋金属条（２）在整体上呈波浪状或螺
纹状。（如图２）
3) 横向钢筋金属条（１）与纵向钢筋金属条（２）之间是成等距离、成比
例交叉排列。
4) 横向钢筋金属条（１）与纵向钢筋金属条（２）的界面均可以呈圆形、
方形、椭圆形、矩形中的一种。
优越性：
1) 使用钢筋编织网具有性能稳定，受力均匀，强度高，承压性好。
2) 连网时不会被撕网，使巷道不返修，可降低二次维修巷道成本投入。
3) 应用该网支护可加快掘巷速度，提高掘进循环进尺。
4) 提高巷道的整体支护能力，保证矿井巷道施工质量，提高安全度，进一
步改善现场作业环境。
3．3塑料防护网 概述：
以聚丙烯为主要原料，加入多种助剂，拉制成带，编织成网，网孔成正六边形，每三根相交叠压，紧密相连，拉力均匀向六个方向分散，这种结构有利于垂直重载荷的分散，网与网用连网绳连接，成为一个整体，根据各煤矿采煤工艺的不同，
可分为分层开采和总采等。耐酸碱腐蚀，避免了用铁丝网容易生锈的缺点。有阻燃型、抗静电型、双抗型及特殊拉力型的各种产品，重量轻，便于运输和安装，能减轻井下工人的劳动强度，比使用金属网容易操作，而每平米价格只有金属网的1/2或1/3，从而能大大地加快生产进度，降低生产成本，增加利润，提高企业经济效益，并能确保生产安全。
网带规格：
1) 公称宽度：15mm（公差±0.5mm）；
2) 公称厚度：1mm（公差±0.1mm）。
主要技术指标：
1) 断裂拉力≥2400N；
2) 自熄性：6条试件有焰燃烧时间总和小于36秒，无焰燃烧时间总和小于60
秒；
3) 抗静电性：六面算术平均值≤1×1000000000Ω。139xxxxxxxx
特点:
1) 与竹耙、金属网相比：塑料网圈体积小、重量轻。一卷8平方米的塑料网只
有4kg左右；而同面积金属网重达25.5kg铺设方便，劳动强度小。
2) 比金属网孔小，即有效遮挡面积大、安全、控顶效果好且有利于煤质的管理。
3) 塑料网抗酸碱、耐腐蚀，在井下埋压一年性能基本不变，而金属网由于腐蚀
严重，而大大降低强度。
效益:
1) 通过铺设塑料防护网，提高港道围岩的定整性，避免了巷道片邦，漏矸冒顶
现象发生，改善了巷道安全条件、减少事故发生。
2) 减少巷道的通风阻力、节约能源。
3) 塑料网质轻、耐酸碱、价格低、便铺设。
4．防护网支护形式
4．1
1) 对于地质条件简单、煤层赋存条件好，采用煤层巷道，围岩完整性较好，层
理不发育，煤体抗压、忍性强度较高，锚杆支护常以悬吊树脂锚杆端锚为主，顶板配以铁丝网、钢筋梁，w型钢板钢带。
2) 锚杆支护的结构形式主要有单一锚杆+水泥托板、锚杆+网+水泥托板、锚杆+
网+ w型钢板钢带、锚杆+网+钢筋梁等形式。形式的选择主要取决于巷道围岩的性质，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类较好的围岩巷道中一般选择锚杆+网+水泥托板，随着围岩条件的变化程度及断面增大，Ⅳ、Ⅴ类围岩巷道采用锚杆+网+ w型钢板钢带、锚杆+网+钢筋梁的支护形式。
4．2锚杆网喷浆支护
1．使用锚杆网喷浆支护作用
锚杆网喷浆支护既能充分发挥锚杆作用，又充分发挥喷射混凝土的作用。同时网使围岩表面破碎圈完整化，使喷层平整均匀，增加抗弯、抗剪能力，并具有较高柔性和较大的允许变形量。
锚杆网喷浆支护突破了传统旧的支护形式和支护理论，不是消极地支护已松动的围岩，而是主动地保持围岩的完整性、稳定性，控制围岩变形、位移及裂隙发展，充分发挥围岩自身的支承作用。即以护为主，以支为辅，是加固松动圈而不是支护松动圈的一种较为合理且适用断层破碎带不稳定岩石的一种支护形式。对于主要运输大巷、回风大巷都很适合。
2．喷射混凝土
1) 喷射混凝土厚度选择。喷层过薄影响支护强度，过厚影响其柔性，使脆性增
加，易于围岩离层，而使围岩形成的承载结构不能保持。根据巷道服务年限、跨度、围岩稳定性和该矿实际经验，确定喷射混凝土厚度为100mm。分二次喷射混凝土，初喷厚度40mm，复喷达到100mm厚度。
2) 喷射混凝土材料要求。选用42.5强度等级的普通硅酸盐水泥，采用粒径为
0.3mm -3mm的中砂，石子直径不大于25mm，水泥：砂子：石子＝1：2.5：
1.5。
3) 喷射混凝土参数。选用旋转式ZHP－2型混凝土喷浆机，工作压力0.12 MPa
-0.18MPa，喷口到喷面距离1m- 1.5m，输料管长20m，速凝剂控制在3%- 5%范围内，喷两墙时取小值，喷拱顶时应取大值，并做到潮拌料，喷前岩壁洒水，降低回弹、粉尘，保证混凝土的强度。
5．锚网支护中存在的几个问题浅析
5．1锚网支护理论与支护参数设计
目前，指导锚网支护的多种理论均从不同的方面解释了锚杆支护机理，分别提出了锚杆支护参数的计算公式。但在井下工程实践中,随着岩性和顶板结构的变化，有时某一支护作用更显突出，有时另一种支护机理起主导作用，即锚杆对顶板的支护是各种支护机理共同作用的结果。根据某种支护原理所计算的锚杆支护参数是针对某一理想的特定围岩岩性和岩体结构所采取的支护形式。在施工中，支护的围岩岩性和岩体结构不断在发生变化，这样实际要求的支护参数与计算的支护参数之间常会产生偏差，支护计算存在一定的局限性、片面性。实际工作中，理论计算只能作为支护设计的主要参考依据，辅以工程类比、巷道动态监测(采用安设顶板离层仪、测力锚杆和每隔一定距离施工顶板岩性、岩体结构检查孔)，严密监测顶板的变化情况，及时汇总、分析,并因地制宜的及时调整支护参数，使巷道支护最大限度地贴近顶板支护的实际要求。
5．2岩体结构对支护的影响
锚网支护的对象是围岩和各种弱面组成的工程岩体。岩体中的弱面主要有层理、节理、裂隙、构造滑面、软弱薄夹层等。这些弱面的排列组合决定岩体结构。而岩体结构(特别是较大的弱面)控制着岩体的强度和在外力作用下的变形破坏方式。工程实践证明，各种构造弱面和软弱薄夹层对支护系统稳定性的影响远比岩性影响大。对于某一特定的岩性和岩体结构的顶板，通过采用锚网支护、锚索 梁加强支护、注浆加固或改变支护形式，总能找到一种可靠的支护方法来维护围岩稳定。但是，对各种弱面和软弱薄夹层的存在未能及时发现并采取针对性的加强支护措施，则是发生顶板事故的主要原因。
采用锚网支护弱面发育、破碎的围岩,关键是控制弱面，使被频繁切割、形状不规则的各岩块间相互紧密贴合,始终保持弱面之间的摩擦阻力。相比而言,较长的锚杆能控制更大范围的弱面，锚杆(锚索)的预拉力、锚固力越大,越能保持岩块间的相对稳定。在锚杆锚固范围内,有较大的顺巷断层面、裂隙面的存在，假设锚杆加固岩梁基本变成了垮度不等的悬臂梁，弱面发育到锚杆锚固端以上，则切断了下部破碎岩梁与上部围岩的联系，在此情况下，单靠锚杆支护很难保持顶板的连续性和稳定性，必须采用锚深更大、锚固力和预拉力更强的锚索(梁)加强支护。锚索的支护密度可按悬吊锚杆锚固范围内成梁部分岩石重量计算。
5．3锚杆施工质量对支护的影响
锚杆的锚固力与预拉力是两个不同的概念，锚杆的锚固力反映了锚杆固结围岩的能力，而锚杆的预拉力大小反映了锚杆对围岩的主动加固能力。锚网支护的核心就是通过对围岩主动施加外力，使锚固范围内的顶板形成自撑结构，在维护自身稳定的同时能承受上部载荷，维护岩体的连续、稳定。锚杆预拉力的大小对顶板的稳定性具有重要作用，当预拉力大到一定程度时，锚杆锚固范围的顶板离层得以消除，使巷道形成整体顶板而不发生离层破坏。锚网巷道发生变形、冒落的另一个主要原因就是锚杆安装时无预拉力或预拉力小引起顶板离层。假设的梁、拱作用无法实现,随着时间的推移,破坏逐步发展到锚固范围以外，上覆破碎岩层对假想梁拱形成较大载荷，最终支护失稳导致顶板事故。
通过加大锚杆预拉力、采用锚深、预拉力更大的锚索加强支护等手段防止顶板离层，维护岩梁与上部岩体的整体性，是防止顶板事故的关键。特别是对弱面较大的破碎岩体和跨度较大的切眼、交岔点等加强支护尤为重要。
目前锚网支护普遍使用的树脂锚杆有树脂端锚和树脂全锚。对树脂端锚锚固锚杆而言，安装时预拉力很小或无预拉力，支护初期巷道可视为空帮空顶，围岩变形后锚杆也只起被动支护作用。对无预拉力的全长锚固树脂锚杆而言，就是用比岩石强度更高的树脂灌封钢筋取代锚杆孔中被排除的那部分岩石。经实际观察，树脂并不是黏结在孔壁上，而只是与之紧密相贴，锚杆要在围岩相对于锚杆产生位移变形后才对其产生加固作用。加固作用的大小取决于树脂与粗糙的锚杆孔壁间的摩擦阻力，因此新安装的全锚锚杆无张力，可认为属于被动支护。 要使全长锚固树脂锚杆变为张力锚杆，安装时可在锚杆里段使用快凝树脂，外段使用缓凝树脂，快凝树脂固化后起到锚固作用，在缓凝树脂尚未固化时拧紧托盘螺母，使缓凝树脂未固化段产生张力，达到对围岩主动加固的目的。全长锚固树脂锚杆成为张力锚杆的关键是在适当的时间预紧锚杆和预紧力的大小，这在很大程度上取决于安装工艺、设备和操作人员的素质。
通过矿煤巷锚网支护顶板采用φ22 mm×2 000 mm螺纹钢全长锚固树脂锚杆支护的研究，使用单体锚杆钻机实现了钻、锚一体化快速安装工艺，较好地解决了全长锚固锚杆的预紧问题。锚杆机输出扭矩较小、一般在100 N·m左右，根据试验，得出锚杆预紧扭矩与预拉力关系为F = KT
式中 F———锚杆预拉力， kN；
K———与接触面、螺纹形式、杆体直径等有关的系数，经试验φ22 mm滚丝锚杆，K= 0·1，φ14 mm滚丝锚杆，K=0·19；
T———锚杆预紧扭矩, N·m。
则使用锚杆机安装顶锚杆预拉力为
F= 0·1×100 = 10 kN
为解决预拉力偏小的问题，锚杆安装后，在掘进工作面人工2次预紧,要求顶锚杆预紧力不低于400 N·m，两煤巷帮锚杆预紧力不低于70 N·m，2次预紧后顶、帮锚杆的预紧力分别达到
Ft= 0·1×400 = 40 kN
Fb= 0·19×70 = 13·3 kN
通过采取2次预紧，顶、帮锚杆预紧力得以大幅度提高，对有效控制顶板离层，减少顶板事故发挥了关键作用。
从锚杆预紧扭矩与预拉力关系中可以看出，K值很小,φ22 mm滚丝锚杆的K值仅为0·1，其原因是预拉力达到一定值后,扭矩大部分消耗在螺母与托盘的摩擦力上，转换成预拉力的有效扭矩较小。通过在螺母与托盘间使用起润滑作用的塑料垫圈，可使K值大幅度提高，这对锚杆预紧机具输出扭矩一定的情况下提高锚杆预拉力具有重要的意义。
5．4风化作用对巷道稳定性的影响
随着煤巷锚网支护手段的不断完善和支护强度的提高，锚网巷道的服务年限大幅度延长，使开拓、准备等服务年限较长的巷道布置在煤层中已成为矿井设计的发展趋势。目前煤巷锚网巷道采用金属网护帮、护顶，以阻止锚杆间表层岩石的脱落，并未对围岩起到封闭作用,在长期服务的锚网巷道，年复一年的空气干湿循环变化，对巷道裸露围岩和支护材料的风化作用发展到一定程度，支护材料逐渐锈蚀失效，表层围岩层层剥落，破坏逐渐向深度、广度发展，仍会导致支护失效，最终演化为顶板事故。
解决这一问题的办法，一是通过使用全长锚固锚杆排出锚杆孔中的空气，防止深部岩层的风化和锚杆锈蚀，另一方面是对锚网巷道喷浆封闭，既起到了对围岩表层的加固作用，又对围岩和支护材料起到了封闭作用，可有效防止长期风化作用导致的顶板事故。
5．5结论
1) 以理论计算为主要参考依据，辅以工程类比、工程监测等手段,因地制宜确定
锚杆支护参数。
2) 包含各种弱面的工程岩体为巷道支护的主体,控制弱面，保持岩体整体性、稳
定性是防止顶板事故的技术关键。
3) 锚杆预拉力大小对顶板支护起重要作用，提高锚杆预拉力，建立整体顶板，
可防止围岩离层、冒落。
4) 喷浆封闭是防止风化作用导致长期服务锚网巷道支护失效，以致发生顶板事
故的有效手段。
6． 安全防护网市场供给与需求
6．1 供需区域结构
6．2 供需平衡
7． 市场竞争（波特五力模型）
1 )供应商的议价能力 2 )购买者的议价能力 3 )新进入者的威胁
4 )替代品的威胁 5 )现有竞争者之间的竞争
8． 安全防护网市场环境
1 )政策环境
2 )经济环境
3 )社会环境
4 )技术环境
兖州矿区煤巷锚网支护技术的研究与实践
来源：资源网 作者：李剑峰 发布时间：2009.12.09
近几年来，兖州矿业（集团）有限责任公司及其下属各矿针对以前在井下煤层巷道支护方面存在的问题进行了认真分析和归纳，并且与有关单位共同开展了科技攻关，积极应用当前已有的矿井支护新技术，取得了一批具有国内领先水平的煤巷锚网支护研究成果，在此基础上提出解决方案并进行了实施，有效地保障了矿井生产的安全，取得了良好的效果。
1 兖州矿区煤巷锚网支护研究与实践
随着综合机械化放顶煤技术的试验成功并广泛应用以及中厚煤层大功率高效综合机械化采煤设备的引进，兖州矿区综合机械化采煤工作面单产和矿井生产集中化程度大幅度提高，原有的工字钢梯形棚明显不适应巷道支护的需要。他们通过与科研院所及大专院校合作，在南屯煤矿首次进行煤巷锚网支护技术试验并取得成功，随后在矿区进行大面积推广，形成了不同围岩条件下较为完善的锚杆支护理论及设计方法，研究开发出适应矿区实际的锚杆支护施工机具和支护材料，锚网支护已彻底取代工字钢棚成为煤层巷道的主要支护方式。
通过井下试验，采用综合机械化放顶煤工作面实体煤顺槽锚网支护技术的巷道支护状况明显改善；综合机械化放顶煤（综合机械化采煤）沿空顺槽锚网支护技术目前已经在兖州矿区得到了广泛的应用，年进尺超过15000m，其中8m以上的特厚煤层综放沿空巷道锚杆支护技术填补了国内的空白，总体研究水平达到国际先进水平；矿压观测表明，综合机械化放顶煤（综合机械化采
煤）工作面切眼锚网（梁）锚索支护能有效地控制破碎顶煤的冒落及变形破坏，特别是半圆拱形断面巷道稳定性好，锚杆受力均衡。
煤巷锚网支护技术是兖州矿区继综合机械化放顶煤开采之后的又一重大技术革命。与矿工钢支护相比较，其优越性主要表现为：锚网支护是主动支护，能及时加固围岩并利用围岩自身强度减少围岩变形，改善了巷道的支护状况，提高了煤层巷道支护的可靠性；减少了工字钢金属棚支设和回撤的工作量，减轻了辅助运输的压力和职工的劳动强度；简化了综合机械化放顶煤（综合机械化采煤）工作面端头支护形式，保证了工作面出口畅通，为工作面快速推进创造了条件。兖州矿区煤巷采用锚网支护技术以后，巷道断面利用率提高了10%~17%，满足了综放技术的生产需要。
2 煤巷锚网支护快速施工
兖州矿业（集团）公司兴隆庄煤矿积极探索煤巷锚网支护及快速掘进的新工艺，在一年之内分别以748m和852m两次刷新了煤巷锚网全国单头月进最高纪录，确保了生产的接续。
施工中的设备配备如下：采用MRH-S220M截割装载，配套SJ-80胶带输送机运煤；顶锚采用MFC1360/3630单体风动锚杆钻机，帮锚采用煤电钻。每班施工前，须由班长、组长和司机依据顶板状况共同决定技术措施，一次循环割出1～2排，顶板破碎段严格按照一排一支护制度。司机截割完毕后首先进行敲帮问顶，及时找掉顶和活渣、活煤，排除迎头安全隐患。
打眼前，须在截割臂两侧搭好牢固的工作台，并将钻具准备好，打眼人员要站在永久支护下，由于迎头2～4排帮锚未打，操作人员严禁靠煤壁站立每循环截割2排，铺顶网及上钢带时先铺设好第一排，人员站在永久支护下，并迅速将前探支护前移，把网和钢带托起；铺第二排网及钢带时，人员须站在临时支护下，迅速前移前探梁，并将临时支护设好；工作中须观察顶帮状况，发现危险立即将人员撤出。由于帮部最下面一棵锚杆拖后迎头施工，施工胶带侧锚杆时，胶带机严禁开机；只有迎头施工人员与机头司机联系好后方可开机。当煤壁松软易片帮时，每一循环两帮锚杆必须紧跟迎头打全；由于两帮上部两棵锚杆拖后迎头2～4排施工，施工帮锚杆时，人员正好站在机身上，施工前须将电缆、高压软管顺好，防止互相缠绕。每个循环顶帮锚杆施工完毕，将钻具、高压软管收拾好，人员全部撤至机身后方可进行下一循环截割。加强锚杆质量检测，做好验收记录。矿压组须加强矿压观测，及时总结数据，并通知施工单位。
3 全煤巷道锚网支护
兖州市杨庄煤矿位于兖州煤田的西北部，主采煤层3煤平均厚度为8.57m，采用悬移支架放顶煤采煤法，巷道沿着煤层底板布置，围岩松软，支护困难。原先采用11#矿工钢梯形棚支护，初期投资大、掘进速度慢、巷道成型差、施工不安全。为此，在山东省煤炭科学研究所的帮助下开展了全煤巷道锚网支护的试验研究。
试验巷道选在9301工作面运输巷，采用半圆拱断面，断面积为6.4，电煤钻打眼，光面爆破。实测巷道围岩松动圈最大值为1.10m，最小值为0.70m，平均0.832m。该轨道巷要受到采面的影响，但是工作面前方支承压力明显作用范围不大、作用时间较短，采用受动压影响时的支护形式是不合理的。设计中把受静压影响时的支护作为基本支护，巷道受到动压影响时应当及时架设临时支护，提高支护结构的承载能力。快硬水泥金属锚杆杆长1.6m，杆径Φ14mm，锚固长
度不小于400mm，间排距0.7m，锚固力不小于29.4kN，每孔安装3卷水泥锚固剂，选用10#低碳钢菱形编织网。在轨道巷每隔15m布置1个观测断面，共布置3个观测断面，采用十字布点法。从巷道收敛变形中发现，顶底板累计移近量为10～12mm，最大移近速度在掘后当天为5～6mm/d；巷道两帮累计移近量为16～23mm，最大移近速度在掘后当天为7.5mm/d，而且巷道两帮的移近量和移近速度大于顶底板的移近量和移近速度。锚固力测试取样的时候，在30m巷道内每10m取1个观测断面，每个断面取4根锚杆为1组，检查结果均达到设计要求。
该矿全煤锚杆支护巷道开挖以后的活跃期为5～6d，以后趋于稳定，巷道两帮及顶底板的移近率都小于1%，安全可靠。经过初次来压和周期来压的考验表明：锚杆支护参数设计合理，支护是成功的。
4 复杂条件下煤巷锚网带架棚联合支护
兖州矿业（集团）公司东滩煤矿在近距离及采空区下的破碎复合顶板煤巷中采用锚网带与架棚联合支护技术，是兖州矿区
3煤巷道支护的一次重大技术改革。与传统支护形式相比取得了较好的技术经济效益，为复杂条件下煤巷实现锚、网、梁支护提供了可靠的依据，可在相似的条件下推广应用。
支护试验地点在
4305工作面运输顺槽，试验段长250m。该工作面上覆4305工作面。开掘段先沿掘进工区施工的假顶掘进，巷道完全进入
3煤后沿煤底板掘进。3煤厚3.3～3.5m，f=2～3，较稳定。巷道断面为梯形，上净宽3330mm，下净宽4606mm，高3000mm。顶板锚杆为Ф20×2000mm无纵筋螺纹钢等强锚杆，间排距800mm×800mm。CK2550型和Z2570型树脂锚固剂锚固力不低于100kN，扭紧力矩不低于150Nm。顶板金属网为10#镀锌钢丝编制的方格网，压茬连接，搭接长度50～100mm。钢梁用12#矿工钢加工制作，长3580mm，梁间距600mm。两帮挂设12#铁丝加工的2900mm×2900mm菱形网，锚杆隔棚布置。每排布置4根锚杆，排距1200mm，布置在棚档内。棚梁向下不大于300mm为第一根锚杆，第二、三、四根锚杆间距767mm。两帮采用Ф20×1800mm的全螺纹钢锚杆，通过铁托盘压紧金属网和煤壁。帮部每根锚杆有CK2550树脂锚固剂两块，每根锚杆用一块150mm×150mm×150mm的铁托盘。
实践证明，采用树脂锚固剂加长锚固的螺纹钢等强锚杆，其初锚力和预紧力都较大，镀锌钢丝网网孔小、刚度大，与工字钢梁组合后使被锚固的岩层形成一个整体承载结构，从而改变了下部岩层的受力状况，提高了岩层的自承和承载能力，使之能经受住回采动压的剧烈影响，保障了巷道的安全。在近距离、采空区下、破碎复合顶板的煤巷中采用锚、网、梁支护后，底板破坏减少，顶板对底板的压力由棚腿点传递变为两帮煤体面传递，顶底板比压减小了，由此有效地避免了掘进工作面底板突水事故的发生。
5 综采顺槽钢带锚网支护的研究有结果
综合机械化开采顺槽的支护方式对于生产矿井的掘进速度、支护材料消耗、支护成本和回采工作面的端头支护8等都有直接的影响，然而综采顺槽断面随着机械化程度的提高逐渐加大，如果仍然沿用梯形棚支架必然难以适应生产的发展。为此，兖州矿业（集团）公司鲍店煤矿进行了综合机械化开采顺槽支护形式的改革，并且对改革以后钢带锚网巷道支护的矿压显现规律、综合经济效益开展了研究，支护效果良好，经济效益显著。
钢带锚网支护在试验巷道中实现了悬吊、组合梁和楔固机理的综合作用效果，从而使顶板处于良好的受力状态。此外，由于钢带锚网支护结构简单、体积小，运输工作量相对减少，巷道的有效面积相对增大。与矿工棚相比较，该支护不需要替棚，提高了工作面端头支护的工作效率，也改善了工作环境。如果将单体支柱直接支设在钢带上，则可以减去挂十字顶梁，使工作面端头支护得以简化。根据巷道表面位移变形曲线分析，钢带锚网支护的巷道矿压显现规律与其它支护形式围岩变形是一致的，即开挖期间变形、稳定期间的蠕变变形和回采期间的采动影响变形三个阶段。围岩变形速度在巷道开挖的时候和工作面回采期间变化明显，并且出现了峰值，容易发生顶板离层和冒落。
实践表明，钢带锚网支护对巷道顶板产生的主动支护作用，能够及时有效地控制顶板的恶化。试验巷道由开挖至回采报废，其顶板累计移近量是123mm，两帮的累计移近量为182mm，巷道断面总收缩率只有8.95%，与矿工钢支护不相上下，变形以后的巷道断面完全能够满足生产的要求；支护成本为172.50元/m，为矿工钢初次投入的23.3%，钢材用量仅为矿工钢支护的14.7%，降低了材料消耗。
6 济三矿综放顺槽锚网支护取得成功
为了改善回采顺槽的支护状况及加快矿井的建设速度，济南煤炭设计研究院和兖州矿业（集团）公司济宁三号煤矿在该矿北二采区首采工作面顺槽进行了锚网支护试验，并且取得了成功。 传统的上下顺槽梯形棚式支护与综合机械化放顶煤工艺不相适应，严重地制约着综合机械化放顶煤工作面产量的进一步提高。由于综合机械化放顶煤顺槽的围岩属于节理裂隙岩体，所以要求将传统的外支护为主变为内加固为主，使得加固结构与围岩加固体共同承载，充分调动和利用围岩本身来承受外载。鉴于围岩变形和松动圈发展是全方位的，围岩中的顶、底和两帮相互影响，一方变形过大或者失稳将会恶化另一方的稳定条件。因此，要求支护结构体系整体化，全封闭的整体式支护结构是最理想的支护体系。根据以上分析，综放顺槽必须采用主动支护方式，并且形成支护整体，因而确定采用锚网加钢筋梯的支护方式。顺槽为矩形断面，净宽4.0m，净高3.0m。锚杆选用20#螺纹钢杆体，树脂药卷，顶部锚杆长2.2m、两帮1.8m，顶部的间排距为650mm700mm、两帮为700mm700mm，顶部7根锚杆、两帮各4根。金属网采用10#铁丝编织菱形网，钢筋梯采用10#圆钢焊接而成。使用的时候，钢筋梯托住金属网，锚杆托盘压住钢筋梯。
在试验的过程中，对锚网支护和工字钢支护进行了矿压观测，内容有巷道变形观测、顶板离层监测、锚杆受力观测。锚网支护比工字钢支护的顶底板移近量小了近一半，说明锚杆支护不仅具有一定的初撑力，而且随着围岩的运动其锚固力发挥着越来越大的作用，特别是通过锚杆和钢筋梯、金属网的组合作用，改善了锚杆的受力状态，同时提高了锚杆组合岩梁承受弯曲拉应力的能力。
7 锚网支护在大采深大跨度综放切眼的应用
兖州矿业（集团）公司济宁二号煤矿根据2301工作面切眼的地质条件，确定了合理的锚杆支护参数。矿压观测数据分析表明，在大采深、厚顶煤的条件下，锚网支护能够有效地维护切眼围岩的稳定性，经济效益和社会效益十分显著。
2301工作面是这个矿的第一个综放工作面，为倾斜长壁俯斜推进，切眼沿煤层走向布置，
断面为矩形，宽7.6m、高2.8m，施工长度206m，沿煤层底板掘进，留顶煤，平均采深561.49m，煤层平均倾角为5。。由于3下煤层的节理裂隙比较发育，该切眼的围岩条件应属于IV类，即不稳定围岩。
根据修正的普氏免压拱理论，按照切眼一次成巷考虑的松动高度为4.89m，需要控制的围岩范围即为切眼的顶煤厚度。据此，按照浅梁理论确定的合理锚杆支护参数为：顶锚杆长度2.2m，安装步距0.7m。以上计算是按一次成巷计算的，且需控围岩范围是按无支护时的松动范围考虑的，再加上实际成巷是先掘导硐，支护后再刷大，因此7.6m跨度的悬露时间将减少。在这么大的范围内，难免会有一些较发育的节理、分层，甚至小断层等，应当在切眼中部打2排摩擦支柱，增加锚网系统的可靠性。切眼与顺槽交叉点的范围比较大，顶板悬空面积近90m2，最大悬空距离取对角线的长度约为14.5m。由于顶板结构的限制，此处的围岩松动范围在两帮可能有所增大，因此顶锚杆适当加密即可以，但是煤帮必须用锚杆进行加固，顶煤破碎处可以打一些单体支柱。 应用实践表明：锚网支护与架棚支护相比，单个切眼的综合经济效益为750.8774万元；而且，在设备的安装过程中消除了顶板事故的隐患，安全程度明显提高。
8 锚网技术在孤岛工作面大跨度切眼的应用
兖州矿业（集团）公司济宁二号煤矿通过对
2303孤岛工作面切眼掘进中遇到的问题进行了研究，为同类型条件下的切眼施工提供了经验。
根据该巷道三面临空、围岩差等特点，最初的支护方案确定导硐采取架设工字钢棚、刷大采用摩擦支柱配合工字钢顶梁支护，在两端头架设工字钢抬棚支护，后来通过与科研单位的研究，在做切眼支护时采取如下方案：顶板采用Φ222400mm高强度树脂锚杆，切眼外帮采用Φ222200mm高强度树脂锚杆，内帮（工作面推进方向）采用LX39/18-1800型螺旋树脂锚杆，间排距均为800mm，钢筋梯采用W型钢带，锚杆要求全长锚固；切眼正常断面内布置双排锚索，规格为Φ15.246000mm，间排距为2m2.4m，沿巷中布置间排距为900mm1000mm的双排单体液压支柱在切眼两端头和采煤机机窝开口处加打1排锚索和单体液压支柱；在两顺槽与切眼相交处，沿顺槽巷中布置1排注浆锚索，间距为1.6m；考虑到巷道底板为泥岩，两帮最下边一排锚杆距底板300mm，并且斜向底板
20。扎角；沿巷中布置1排注浆锚索，锚深7.5m，要求施工切眼导硐时必须施工注浆锚索。目前，23下03综合机械化放顶煤孤岛工作面已经回采，其切眼在施工和安装过程中较好地保持了巷道形状，保障了工作面的施工和安装的顺利进行。
这个矿的实践证明：采用锚网支护后，取消了原先工字钢支架支护切眼时的运棚和替棚等工序，减轻了工人的劳动强度；由于采用高强度树脂锚杆和全长锚固，提高了巷道支护的整体性，保证了安全施工，同时由于采用了注浆锚索，增加了顶板岩层的粘结力，提高了顶板的稳定性。 9 综合机械化放顶煤沿空巷道锚网支护
兖州矿业（集团）公司东滩煤矿在采深600～700m的条件下，结合矿压观测及理论分析，确定留设小煤柱护巷的合理尺寸及巷道支护参数设计的几个关键问题，实际应用效果显著，也减少了由于设计引起的煤炭资源损失。
4307 “孤岛”综合机械化放顶煤工作面顺槽位于东滩矿四采区第七区段。由于此面上下两
个区段都已经回采完毕，所以为“孤岛”综采放顶煤工作面。该面回采井田内的3上层煤，煤层厚度为4.9～5.3m，呈块状，内生裂隙发育。煤层倾角0°～15°，普氏系数f=1.2～1.8。该巷所处地带有小断层，顶板裂隙发育，受轻微地质构造影响。直接顶为灰色粉砂岩，厚度为2.65～
9.82m；老顶为灰白色中砂岩，厚度为6.57～18.37m；直接底为浅灰色粉砂岩，厚度为2.69～
6.25m。他们采用钢带锚网支护和锚索补强加固技术，使巷道表现出良好的力学特性，有效地控制了巷道围岩的变形。据观测，巷道顶板的最大移动量为203mm；两帮的最大移动量为499mm，保证了巷道在整个服务期间的正常使用。
实践表明，为了达到最佳平衡点，他们综合考虑了小煤柱尺寸与支护强度之间的关系，留设3.0～4.0m煤柱是合适的；综合机械化放顶煤沿空巷道在采动影响的时候，采空区悬露的顶板以巷道实体煤侧的巷帮为支点转动，导致沿空巷道的两帮及顶板位移量增大，所以如何提高小煤柱的支撑能力和增强上覆岩层支点的稳定性是保证巷道稳定的关键；与传统的金属棚支护相比较，采用锚杆和锚索联合支护可以大幅度地降低支护的成本、改善采煤工作面端头的作业环境、简化作业工序、提高掘进速度，其经济效益是相当显著的。
10 综合机械化放顶煤沿空掘巷锚网支护技术的研究
兖州矿业（集团）公司鲍店煤矿对综合机械化放顶煤工作面沿空掘巷上覆岩层的结构特征进行了研究，通过留设合理宽度的窄煤柱，满足了巷道掘进期间锚杆支护的需要，并且采用加强巷道两帮的支护及预拉力锚杆支护，保证了巷道在经受工作面动压影响期间的稳定性，在综合机械化放顶煤工作面沿空掘巷的锚网支护取得了成功。
厚煤层综合机械化放顶煤沿空掘巷与实体煤巷相比较，工作面的超前动压影响范围大、巷道变形剧烈，采用锚网支护存在着很大的困难。此项研究表明，煤体在上区段采场工作面回采的过程中由弹性状态进入到塑性破坏阶段，煤体产生了很大的变形量，随着采动的影响及时间的延长，上覆岩层断裂，并且逐渐反转下沉，当上覆岩层与邻近的采空区矸石接触并且压实以后，煤体的变形基本稳定，上覆岩层在煤体上方与采空区的底板组成了压力拱结构。位于采场老顶在煤体内断裂部位和位于采场老顶在采空区内触矸部位处的前后拱脚压力是不相等的，属于不对称压力拱。
根据压力拱中的应力分布特点，在应力升高区中的煤柱护巷和在原始应力场的大煤柱护巷都是不可取的；在压力降低区中的沿空掘巷分为无煤柱掘巷和小煤柱掘巷，无煤柱掘巷虽然能够充分地开采煤炭资源，但是存在着巷道通风、上区段采场采空区残煤自燃等不利因素，因此沿空掘巷的最佳位置应当为小煤柱掘巷，最佳煤柱尺寸是在煤体不发生裂隙向采空区漏风、诱发自燃及有利于巷道维护条件下的最小煤柱尺寸。鲍店煤矿的实践表明：采用锚杆支护的巷道两帮及顶板的下沉量、变形量分别比被动的架棚支护巷道降低了38.08%和23.29%，的最终断面收缩率不大于30%，巷道的支护成本降低了32.96%，取得了显著的技术经济效益。
11 南屯矿沿空掘巷锚网支护应用效果好
兖州矿业（集团）公司南屯煤矿的沿空巷道锚网支护一直是有待攻克的技术难关。该矿先在1305上顺槽进行普通综合机械化开采工作面沿空掘进顺槽锚网支护的试验与研究，并且初步获得了成功，随后又将该项技术成功地应用于
1303综合机械化放顶煤工作面沿空掘进顺槽。迄
今为止，这个煤矿共施工沿空锚网巷道近万米，直接经济效益近千万元。
在矿井深部地压显现较为剧烈的沿空巷道中，单纯采用锚网支护的支护强度及可靠性相对较底。为此，他们引进了预应力锚索辅助支护技术，与锚网支护联合应用于沿空巷道中，有效地解决了沿空锚网巷道应力集中、变形明显等一系列难题。
通过对沿空施工巷道的矿压观测和分析，并且与相似条件下实体煤巷道的变形情况进行了对比，得出了以下结论：沿空巷道施工造成的巷道表面位移量大大高于相似条件下的实体煤巷道；同实体煤巷道相比较，沿空巷道受到掘进动压影响的早期来压和变形较为明显，而架棚巷道一旦出现明显变形，则较难采取控制措施，巷道的返修率高；沿空巷道中，尤其是沿着3层煤顶板掘进的普通综采顺槽中的棚腿弯曲更甚于棚梁变形，不少棚腿出现因弯曲过度而断裂的现象；在掘进的过程中，由于沿空巷道的侧压较为明显，采用架棚支护时棚腿的抗侧压能力又过于薄弱，使得棚腿的扎角变小或者成为倒扎角而满足不了规程要求和使用需要，极大地增加了巷道的维护及维修工作量；沿空侧煤柱在2m 及以上时煤体相对较为完整，片帮现象较轻，煤柱小于2m时沿空侧的煤体较为松散。在不考虑工字钢支架与锚网支护材料运输费用差额的情况下，每施工1m巷道，3层煤及
3层煤沿空锚网支护分别占用资金886.3元和1088.3元，而采用矿用工字钢棚支护为1713.7元。
12 鲍店矿推广煤巷锚网支护效益显著
兖州矿业（集团）公司鲍店煤矿大力推广煤巷锚网支护新工艺，每米巷道的支护材料费用比原先采用架棚支护节约近千元。迄今为止，这个矿已经应用煤巷锚网支护3万多米，共节约支护材料费用3000多万元。
巷道支护工艺与掘进速度、支护材料消耗、支护成本和端头支护方法等有着直接的关系。随着我国煤矿采掘机械化水平的不断提高，采准巷道的断面亦在不断地加大，改善和简化巷道与端头支护的要求越来越迫切。因此，将综采顺槽多年来采用的棚式支架支护改成锚网支护已是势在必行。
鲍店矿的煤巷锚网支护主要是在顶、帮均为实体的3煤和3煤层中，这两层煤的硬度约为f=2～4。实测采前松动圈数值为1.0～1.1m，属于III类一般围岩；采动影响期间的松动圈数值为1.8～1.9m，属于IV类大松动圈围岩。顶帮均采用Φ181800mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，顶部锚杆的锚固力为80kN、两帮为50kN，锚杆的间排距最大为800mm。顶部锚杆在巷道两肩窝部必须布置与水平方向成60°，锚深为1800mm，其锚固端与巷帮的水平距离不小于800mm。其它锚杆呈扇形布置。两帮锚杆与岩面垂直布置，而且两帮下部的第一根锚杆距离底板不大于500mm。顶部选用一卷规格为Φ23700mm的双速树脂药卷进行端锚，两帮用一卷Φ23350mm的超快速树脂药卷进行端锚。背帮背顶采用钢筋梯子和金属网满背。
该矿在大力推广煤巷锚网支护的同时，还对已经施工的锚网巷道进行了跟踪设站观测，结果表明煤巷锚网支护在工作面顺槽中表现出良好的力学特性，实现了悬吊、组合梁和楔固机理，有效地加固了顶板岩层，保持了巷道顶板的完整性。