松散煤層錨桿支護技術研究

【摘要】新強煤礦5煤層煤體松散，強度低，屬于松散煤層。該煤層在沿空掘巷時礦壓顯現十分強烈，采用工字鋼梯形支架支護時，由于煤體松散，棚架背后大多處于空松狀態，支架被動等勁，初期圍巖受約束力很小，軟弱煤體松動范圍大，受壓后支架承載較低，粱腿變形急劇加大，彎曲、折斷較多，巷道有效斷面迅速減小，支架變形嚴重，穩定性差，極易發生垮棚冒頂堵人事故，工人勞動強度大，巷道推進緩慢，管理較為復雜。普通錨打支護巷道兩幫移近量可達1000-1500mm以上，并伴有嚴重底鼓和大量位移，需要維修，同時過大的變形使支護系統的整體安全性得不到根本保障，而II515雙沿空掘巷進一步增加了維護難度，受頂板10m處3煤層開采的影響和部分地段受采空區積水影響，使維護條件更趨惡化。

【關鍵詞】概括；選擇

0.前言

因此，采空區下松散煤層雙沿空大斷面掘巷又成為嚴重制約煤礦綜采整體效益的瓶頸，丌發研究松散煤層沿空掘巷錨桿支護問題己迫在眉睫。只有采用新型的更高性能的支護技術才能控制沿空巷道的圍巖變形，做到一次成巷，滿足安全生產要求，以最大限度地發軍錨桿支護的技術經濟優越性。為此，我們選取11515機巷進行了新型高性能預拉力錨桿支護的試驗和以下幾個方面的研究：（1）錨桿桿體體質及表面結構的選擇；（2）提高功桿預拉力的措施。

1.巷道概況

II515工作面設計為綜采工作面，該面上鄰II513工作面，下接II517工作面（已回采），左為西一采區上山及II518工作面（已回采），右為W538工作面（己回采），形成孤島煤柱；該面煤層厚度2.9-3.5m，平均3.44m，煤層傾角3-13度，平均7度，硬度f-0.6。其直接頂為深灰色致密塊狀泥巖，平均厚度2.33m，裂隙較發育；老頂為淺灰色細粒砂巖，平均厚度5.11m，直接底為深灰色塊狀泥巖，平均厚度1.39m。II515機巷走向長1250m，埋深250m，沿II513工作面采空區掘進。

2.支護參數的選擇

根據地質條件及生產需要，II515機巷采用新型高性能預拉力錨桿支護，護巷煤柱4m，巷道斷面為斜矩形，凈寬×中高=3.8m×2.4m，選用20MnSi材質的高性能等強度無縱筋左旋螺紋鋼錨桿，布置為353型，即頂板使用5根?20×L2000mm錨桿，每根錨桿用1卷K2350、2卷222335型樹脂藥卷錨固，同時鋪設菱形金屬網及L3600mm的“w”型鋼帶；兩幫采用3根?20×L2000mm錨桿，每根錨桿用2卷K2350型樹脂藥卷加長錨固，同時鋪設菱形金屬網及L2000mm的“W”型鋼帶。頂錨桿的株距為850mm，幫錨桿的株距為900mm，排距皆為800mm。另外，為加強巷道頂板支護，每3m安裝一根錨索，錨索布置在巷道頂板中部，規格為?15.24×L5400mm鋼絞線，錨固深度為5m。

3.現場施工管理

機巷采用鉆爆法施工，兩幫預留400mm，通過人工刷幫至設計尺寸，“三·八”工作制，邊掘邊錨的作業方式，錨桿緊跟迎頭，小班多循環作業。

對于施工中的特殊地段，我們采取了特殊的處理措施：頂板破碎帶及巷道最凹點：在施工中，由于項板破碎或者老塘水浸泡煤幫，我們把錨桿排距從800mm縮小到600mm，確保錨桿的錨固質量，加強金屬網的聯接，同時在進行錨桿支護后，及時加補大棚檔工字鋼棚。

過斷層：11515機巷施工到750m時遇到F9斷層。我們采取錨桿錨固在老頂，煤層詐常后再下落錨固在直接頂上，兩幫加補橫向的鋼帶聯結，最后通過臥底保證巷道高度，這樣過斷層既快又安全。在施工過程中，每個小班均設有驗收員，利用扭力扳手隨時監測錨桿的初錨力：要求幫錨桿螺母擰緊力矩≥100N·m，達不到要求的及時加扭或補打錨桿：礦壓監測人員定期對錨桿進行拉拔力測試，確保拔力符合要求。

4.支護效果分析

由于錨桿巷道軒巖離層變化比較隱蔽，圍巖的破壞失穩一般沒有明顯預兆，不易被人察覺，破壞時往往具有突發性，巷道一旦發生冒頂，范圍較大，危害嚴重。為了便于作業人員觀察圍巖變化情況，發現異常情況能及時采取處理措施，保證安全生產，同時通過監測獲得信息，為修改、完善方案設計提供依據，我們在機巷內共設測站22個，同時安裝了離層指示儀、測釘、液壓枕等，分別監測頂板離層值、圍巖表面位移量和錨桿的受力情況。施工過程中，兩幫相對位移量最大為600mm，平均430mm，巷道寬度能滿足生產需要。

根據煤層上覆頂板的特點及錨桿（2.2m），錨索（5.0m）的錨固深度，現場選用雙高度頂板寓層指示儀觀測頂板：深部基點5m，固定在老頂上，同錨索的錨固深度相同，淺部基點深2.2m，固定在直接頂泥巖中，監控頂板錨桿區范圍內的離層情況。通過觀測，錨桿錨固區內頂板離層較小，最大只有5mm，大部分測點無離層顯示，錨桿錨固區外，項板離層量最大只有10mm。

這些數據表明，錨桿及錨索的錨固效果明顯，支護效果較好，能有效地控制頂板變形，保證掘進工作面的安全生產。

5.效益分析

II515機巷全長1200m，從2001年5月中/日旬開始掘進施工，至2003年5月底回采結束，滿足了生產需要，實現了安全生產，達到了設計要求。

滿足了支護斷面要求：沿空巷道采用架工字鋼棚支護，由于壓力大，巷道變形嚴重，前掘后改，需多次維修，回采時仍要超前改棚、臥底，巷道斷面仍不能滿足生產需要，嚴重制約綜采能力的發揮，同時增大工人勞動強度和巷修材料投入。在回采期間，甚道兩幫移近量均在預計范圍之內，頂板通過離層指示儀觀測，變形量極小，僅需簡單處理即能滿足生產需要，為設備的運輸、工作面的安裝和回采創造了良好的條件。

提高了單進水平，確保了綜采工作面的接替：采用新型高性能錨桿支護后，平均月進210m，比架棚支護提高了40％，大大地緩解了綜采工作面的接替，為煤礦的穩產高產打下了峰實的基礎。

降低了勞動強度，保證了安全生產：由于架棚支護不能有效抵抗巷道的壓力，巷道變表嚴重，且易發生片幫、冒頂現象，為保證巷道斷面，需經常維修，極易發生冒頂事故，既浪費人力、物力，安全又無保證。

簡化了綜采工作面兩巷超前管理，提高單產：綜采工作面兩巷采用架棚支護時，必須提前進行替棚，用工多，速度慢，嚴重制約了工作面的推進速度，而新型高性能預接力錨桿支護的應用有效減少了回采超前壓力對巷道的破壞，省掉了替棚工序，保證了通肛1斷面，加快了工作面的推進度，提高了單產。

試驗結果表明，在采空區下松散煤層進行雙沿空掘巷采用新型高性能預拉力錨桿支護，在技術上是可行的，在實踐上是成功的。煤礦II515機巷成功進行高性能預拉力錨樸支護，即給企業帶來了顯著的經濟和社會效益，同時也積累了一定的經驗，為今后推廣應用該項技術奠定了基礎。 [科]