淺談錨栓錨索聯合支護在復合層頂板的應用

大同煤礦集團公司挖金灣煤業公司到現在已有50年開采歷史，屬于一個老礦，隨著采掘工作面的不斷延伸，開采深度的不斷增加，頂板條件逐漸由堅硬頂板向復合層頂板變化，而且頂板破碎帶較多，上覆采空區積水及層間距變小造成頂板淋水大，以往在堅硬頂板條件下采用的普通錨桿支護已不能滿足現有頂板的實際情況，好多地方因支護效果差造成頂板離層下沉，最后不得不采用架棚維護頂板，浪費大量人力和材料，降低了掘進速度，而且給綜采的正常生產帶來很大困難，給安全生產帶來很大的威脅。因此我礦組織技術人員學習先進的支護方式，并結合14#-3層416盤區破碎復合層頂板的實際情況，進行錨栓、預應力錨索的聯合支護方式，必要時加掛菱形金屬網，當破碎嚴重時采用螺紋綱全錨和預應力錨索的聯合支護方式等先進的支護技術應用。通過幾條巷道的支護采用了新技術，在頂板破碎處再也沒有發生離層、下沉和漏頂現象。實踐證明在頂板裂隙發育破碎的情況下，采用錨栓、預應力錨索的聯合支護方式并加掛金屬網或采用螺紋綱壘錨和預應力錨索的聯合支護方式能夠滿足支護要求，大大提高了掘進速度，實現了安全生產，經濟效果顯著。

一、錨栓，預應力錨索的聯合支護的原理

當煤層巷道掘進時，圍巖應力重新分布，出現應力集中區，出現頂板離層下沉，并逐漸破裂，破裂帶由淺部逐漸向深部發展，頂板巖層松動，直至冒落。錨桿的作用在于改善圍巖受力狀態，抑制裂隙的進一步擴展，阻止頂板無限下沉，加固松動的巖層，從而在頂板松動圈內形成一個具有承載能力的結構體。錨索除具有普通錨桿的擠壓作用、組合作用和懸吊作用外，還對頂板進行深部錨固，產生強大的懸吊作用，并沿巷道走向形成對頂板的連續支撐點，產生較大預緊力以減緩頂板下沉。復合層頂板支護的難度在于上下層間的結合力低，有軟夾層地質弱面存在，普通錨桿無法錨固在穩定的巖層中，承載能力有限，而且軟夾層本身的松動膨脹也會對下位巖層形成較大的垂直載荷，加上受采動影響，易造成錨桿與錨固頂板整體垮落。錨栓、預應力錨索聯合支護技術的應用克服了單純錨桿或單純錨索支護的弊端，通過錨索在上部穩定巖層與下部承載結構體之間建立牢固聯系，使得在錨桿支護下形成的具有一定承載能力的結構體得到極大加強，同時錨索將容易離層的、塌落的巖層懸吊在穩定的老頂巖層上。錨桿與錨索的聯合支護應用有效地改善了沿煤層巷遭的支護效果。

二、錨栓、預應力錨索的聯合支護在實際中的應用

1、頂板基本情況

該礦14#-3層416盤區頂板屬于典型的-復合層頂板，其中部分頂板屬淋水大破碎帶較多復合層頂板，煤層厚度一般在2.6米3.5米之間。中有1-3層夾石，一般為兩層夾石，煤層傾角2°-4°，基本頂上部為灰白色細砂巖，下部為灰白色中砂巖，水平層理發育，一般厚度1.66m。直接頂上部灰色細砂巖，下部灰色粉砂巖，水平層理一般厚度1.6m，偽頂為灰黑色粉砂巖，性脆、易碎。

2、頂板支護方式

在掘進14#-3層416盤區軌道巷時巷道寬度為3.2 m，支護方式為錨栓3排，間排距均為0.8m;錨索2排，排距0.8m，間距為1.6m邁步式布置。頂板為復合層頂板，基本無偽頂，直接頂較完整，只采用錨拴錨索聯合支護，錨拴長度為1.7 m，直徑為18mm的螺旋頭錨桿，錨固劑采用中速凝固樹脂藥卷一個，采用端頭錨固的形式，錨索長度為4.6m，直徑為15.24mm的低松弛鋼絞線，錨固劑采用快速凝固和中速凝固樹脂藥卷各一個，采用端頭錨固的形式，不用掛網及壘錨支護就能維護頂板。但在掘進14#-3層416盤區21624巷道時按此支護方式則發生漏頂事故，當時巷道寬度為4.1 m，支護方式為錨栓4排，間排距均為0.8m;錨索2排，排距1.6m，間距為1.6m邁步式布置，即每1.6m打一根錨索，頂板為復合層頂板，但頂板淋水較大，破碎帶教多。后來再往里掘進時錨索間距改為1.6m并列式布置，即1.6m打兩根錨索，對于破碎帶較多、塌落嚴重及斷層處采用頂板壓網的方式維護，效果較好，再沒有發生漏頂事故。在掘進14#-3層416盤區21622巷時頂板破碎帶較多，屬于典型的復合層破碎頂板，巷道寬度為4.1 m，支護方式為錨栓4排，聞排距均為0.8m;錨索2排，排距1.6m，間距為1.6m并列式布置，錨拴采用長度為2.0 m、直徑為1.6mm的螺紋鋼錨桿進行全錨支護，錨拴托板采用普通水泥托板，長度為0.6m，錨固劑采用快速凝固和中速凝固樹脂藥卷各一個，即與錨索用錨固劑相同。錨索長度仍為4.6 m，錨索托板采用11#礦用工字鋼，長度為0.8m。

3、支護效果

在14#-3層416盤區采用了錨桿，錨素、金屬網及全錨等聯合支護技術，頂板得到了有效的維護，防止了頂板的下沉和破碎帶的塌落，避免了復合層頂板的下沉現象，確保了作業人員和設備的安全，減輕了工人的勞動強度。

三、經濟效益

1、錨索在整個支護過程中發揮著重要作用，使直接頂與老頂之間緊密的結合在一起，克服了錨桿較短不能與老頂錨固在一起，端錨不能固定破碎的復合層，有效地解決了復合頂板冒落的問題。

2、錨桿，金屬網和錨索聯合支護技術工序簡單，施工方便，支護費用低，同時還可以與其他支護材料組合成各種支護形式。這種聯合支護技術在回采巷道中應用，不需要進行二次支護，有效的提高了巷道斷面利用效率。

3、錨桿、金屬網和錨索聯合支護技術在巷道支護中經濟效益顯著，降低了支護費用，降低了員工的勞動強度，提高了掘進速度，保證了安全生產，應用前景非常廣闊。