大斷面煤巷聯合支護在井工二礦的應用

摘要：安家嶺井工二礦9#煤掘進巷道屬于大斷面巷道，沿頂底板掘進，巷道跨距大，支護困難，利用高強度、高預緊力錨桿和錨索支護理論提出了巷道的支護理論并在現場應用，取得了理想的支護效果。

關鍵詞：大斷面；高預緊力；圍巖變形；支護參數；底鼓現象

中圖分類號：TD353文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）13-0133-03

井工二礦9#煤層，大斷面巷道施工中，在采用錨桿+W型鋼帶+網聯合支護的基礎上，配合高預應力錨索，實現了對大斷面巷道圍巖的有效

控制。

1概況

井工二礦9#煤層厚9.82～14.29m，平均厚度12.39m，煤層傾角1.3°～3.6°，平均2.3°。煤層產狀平緩，裂隙較發育。9#煤層呈黑色，塊狀，半亮型煤為主，塊及粉狀，性脆易碎，結構復雜，含1～8層夾矸，夾石巖性多為泥質巖、高嶺巖，局部夾粉砂巖薄層。

9#煤層直接頂板以泥巖和砂質泥巖為主，并且有中粗砂巖，以石英長石為主，次為暗色物質，分選磨圓差，泥質膠結，含菱鐵礦結核，有時為粉細砂巖，局部有灰黑色泥巖。

2工作面巷道支護設計

工作面巷道為沿煤層全高掘進，即沿煤層頂、底板掘進。巷道斷面為矩形，掘進斷面為5.4m×3.6m，掘進斷面19.44m2，采用左旋無縱筋等強螺紋鋼錨桿、金屬網、W型鋼帶、錨索進行支護如下圖所示：

2.1頂板支護

錨桿布置：頂板選用Φ22×2400mm左旋無縱筋等強螺紋鋼錨桿，錨桿間、排距900×1000mm，每排6根，螺母規格為M24，錨固長度為1675mm，每孔使用樹脂錨固劑K2335和Z2360各1根，鉆孔深度為2300～2350mm。錨桿錨固力不得小于100kN，預緊力矩不得小于300N·m。

錨索布置：采用?17.8mm×7.3m鋼絞線，“矩形”布置，間排距2000×3000mm；錨固長度為1755mm，每個錨索鉆孔安裝1根K2335和2根Z2360樹脂藥卷，鉆孔深度為7000～7050mm。錨索安裝角度與頂板垂直布置，預緊力不小于100kN。

金屬網布置：鋪設φ4經緯網，規格：長×寬=3000×1300mm，網格80×80mm，網與網之間必須有80mm搭茬，壓茬處每隔100mm用雙股14#鐵絲扭結牢固，每扣擰2～3圈。

2.2巷幫支護

錨桿采用?18×1700mm玻璃鋼錨桿，間排距1000×1200mm，每排每幫各布置3根，螺母規格為M24，最上面一根距頂板300mm，每孔使用1根K2335樹脂錨固劑。錨桿錨固力不得小于70kN，預緊力矩不得小于200N·m。

幫網采用高強度塑料網，規格：長×寬=3000×1500mm。網與網之間必須有80mm搭茬，壓茬處每隔100mm用雙股14#鐵絲扭結牢固，每扣擰2～3圈。

以上錨桿和錨索鉆孔均為28mm，錨桿外露長度不大于50mm，設計預緊力矩為300N·m，錨桿托板采用150mm×150mm×8mm的拱形高強度托板。錨索采用高強度低松弛鋼絞線， 頭部設有樹脂錨固劑攪拌頭，尾部配有高強度鎖具。錨索預緊力不小于100KN，錨索托板規格為300mm×300mm×16mm。

3大斷面巷道的破壞形式

3.1冒頂破壞

在斷層、破碎帶等地質構造附近，頂板隨著時間的推移會出現下沉現象，且下沉速率由小變大，最終回出現冒頂。在冒頂之前有明顯的跡象可循，如頂板下沉量大，風化嚴重，肉眼能夠觀察到頂板出現破碎嚴重，并有漏渣現象，網包大，聯網接口出現撕裂，導致冒頂。從以往的冒頂區域冒落的錨桿分析：錨桿的受力變形并不嚴重，但錨桿的錨固長度達不到要求。錨索有的被拉斷，有的錨固部分還在上面。

3.2巷道兩幫向巷道中間整體擠壓

在巷道開始掘進期間，幫支護有滯后現象，導致兩幫向巷道中間擠壓現象，經過一段時間的變形穩定后，兩幫可能回重新達到新的平衡穩定。但是在受到相鄰巷道掘進時或工作面回采時，兩幫的變形可能回加劇，導致兩幫擠壓嚴重，只能重新修正兩幫，讓兩幫壓力得到釋放后，才能達到很好的支護效果。

3.3底鼓現象

井工二礦的底鼓情況并不嚴重，只有當兩幫擠壓嚴重，從而導致地板壓力變大后，才會出項嚴重的底鼓現象。底鼓與兩幫移近量成正比。

4大斷面巷道破壞原因分析

4.1復雜的地質條件影響

第一，井工二礦屬于新建礦井，其地質條件復雜，地質資料不全，在井下施工過程中經常遇到復雜多變的地質構造，煤體松軟，且強度不高，煤質不均，厚度不均，煤體裂隙發育，在開挖過程中，會導致煤體的裂隙擴張，導致兩幫壓力增加，頂板破碎。

第二，井工二礦的直接頂以泥巖和砂質泥巖為主，頂板層理發育，易風化，微裂隙多。當頂板受到采動影響時，微裂隙張開，造成層面出現小離層，是頂板出現板塊狀，最終使得頂板失去一定的承載能力。

第三，在打錨桿與錨索時產生的水流對圍巖和煤體造成影響，使得圍巖的摩擦系數降低，使得錨桿和錨索產生錯動現象，影響支護質量。

4.2生產與施工因素的影響

第一，井工二礦的巷道屬于大斷面巷道，沿頂底板掘進，煤層對頂底板的凝聚力減小，導致頂板容易產生整體的滑動。

第二，錨桿和錨索的預緊力不夠，主要受工人的作業質量影響，不能達到設計的預緊力要求，只能起到被動的支護作用，只有當頂板發生圍巖產生變形后，才能起到支護作用，所以必須加大預緊力，使得錨桿起到主動支護作用。

第三，W型鋼帶可以使得頂板和幫得支護面積加大，并且能夠加大預緊力，使得頂板受力均勻。有效地防止頂板的變形。

5大斷面巷道的支護對策

首先，增強預緊力，使得錨桿主動受力，將頂板巖層壓緊，微裂隙不能張開，頂板不能產生離層，限制了頂板的下沉，杜絕了頂板的冒頂現象；增強預緊力能夠使得整個支護體系達到一個完整的支護系統，使得支護面積加大，減少頂板事故的

發生。

其次，巷道支護必須使用高預應力錨索進行加強支護，把淺部的松軟巖層固定到深部的穩定巖層中，起到決定性的穩定作用。

再次，在過斷層、褶皺、破碎等構造帶時，減小錨桿和錨索的間排距，并保證短掘短支，必要時要進行噴漿封閉圍巖。

最后，加強礦壓觀測，發現頂板出現下沉，破碎地帶，進行補打高預應力錨索，并進行噴漿封閉圍巖。

6結論

錨桿和錨索聯合支護是井工二礦大斷面巷道目前最有效的支護方式，大斷面巷道宜采用高預應力、強力錨桿、錨索支護的設計理念。在大斷面巷道支護中，錨索支護具有減小跨距的作用，能夠控制頂板的下沉。

基于高預應力、強力錨桿的支護理論，結合現場的觀測，在新掘進的巷道中基本上沒有出現大的變形，是高強度、高剛度、高預緊力錨桿、錨索支護體系成功應用，有效地阻止了巷道圍巖的變形，控制了巷道的破壞，為井工二礦大斷面的支護提供了有效地技術途徑。

參考文獻

[1]馬念杰，等．煤巷錨桿支護新技術[M]．徐州：中國礦業大學出版社，2006．

[2]錢鳴高，劉聽成．礦山壓力及其控制[M]．北京：煤炭工業出版社，1992．

[3]勾攀峰．巷道錨桿支護提高圍巖強度和穩定性研究[D]．徐州：中國礦業大學，1998．

作者簡介：姜玉連，男，中煤平朔煤業有限公司安家嶺井工二礦礦長，研究方向：煤礦采掘與安全生產管理。

（責任編輯：趙秀娟）