錨桿支護在復合頂板下煤巷掘進中的應用

【摘 要】本文分析了七臺河分公司新鐵礦260采煤隊工作面機軌巷錨桿支護形式、斷面形狀與支護效果，初步得出在復合頂板下煤巷掘進采用錨桿支護的可行性，并為該礦煤巷掘進支護方式的改革提供了依據。

【關鍵詞】錨桿支護；復合頂板；煤巷掘進

0 前言

錨桿支護是較科學、安全、省力、省耗的先進支護工藝之一。龍煤七臺河分公司新鐵煤礦在不斷鞏固和發展巖巷錨桿支護的同時，從2004年2月開始在22上層煤（260備面）的煤巷掘進中使用錨桿支護。

1 地質概況

260工作面備面位于二水平北22上三區二段，軌道標高+23，機道標高一24，區段左部為FS斷層，右部為設計停采線。該區地質構造較為簡單，區內無較大落差斷層。該區22上煤層賦存較為穩定，煤層傾角平均19°，煤層厚度平均3.lm。該區域上筱煤層為21層，層間距平均10m，已采。該區22上層直接頂為灰色細砂巖，厚度2.0m，較硬；老頂為厚度8m的灰色粉砂巖，堅硬。通過三段掘送及回采實踐，2m直接頂易脫落，在三段掘送中，頂板產生裂隙，根據局部頂板直觀現象分類，該區域定性為復合頂板。機軌兩巷均沿煤層頂板掘送，煤層層理較發育，煤質中硬。

2 錨桿支護機理分析

錨桿支護的作用主要有加固拱作用、懸吊作用、組合梁作用、圍巖補強作用及減少巖梁撓度作用。這幾種作用并非單獨存在，往往是互為存在、相互補強，只不過在不同條件下，某種支護作用占主導地位而已。

研究與實踐證實，為使巷道穩定，人們能夠提供的支護力是有限的。在開掘巷道以后形成的“支護—圍巖”力學平衡系統中，圍巖通常承擔著大部分巖層壓力，而支護僅僅承擔其中一部分。

錨桿支護的基本原理是將不同結構類型的錨桿伸人到煤或圍巖內部，對煤、巖進行錨固，通過錨桿的懸吊作用、組合梁作用和擠壓加固作用維持巷道的穩定性。錨桿伸入圍巖內部后改變了圍巖本身的力學狀態，使巷道圍巖形成一個穩定的承載梁支護，與圍巖共同承載，使巖體成為承載結構的一部分，達到維護巷道的目的。

棚式支架是在圍巖的外部對巖石進行支撐，它僅能消極地承受圍巖產生的壓力和防止破碎巖石冒落，是一種被動的支護方式。而錨桿支護則是通過錨人圍巖內中的錨桿，改變圍巖自身的力學狀態，在巷道周圍形成一個整體而又穩定的巖帶，利用錨桿與圍巖共同作用，達到維護巷道的目的，是一種積極主動的支護方法。其主要優點有：①節約鋼材；②支護成本低；③提高巷道斷面利用率；④降低巷道維護費用；⑤工作安全勞動強度低；⑥有利于機械化施工；⑦減小通風阻力；⑧有利于一次成巷施工和加快掘進速度；⑨應用范圍廣。

金屬網與錨桿配套聯合支護，能有效地防止破碎巖石抽漏而引起的錨桿支護失效，同時利用網的抗拉作用與錨桿配合，形成有效的擠壓加固拱。

3 錨桿支護的技術要求

（1）巷道斷面為不規則四邊形、斷面7.5m2礦，巷道凈寬3.0m，凈高2.5mm。

（2）根據地質部門提供的資料及三段掘送、回采實踐，該區域頂板定性為復合頂板。復合層厚度約為2m。在該區域掘送時，采用錨桿、金屬網、鋼帶、木托板、錨索聯合支護，錨桿間排距0.8mx0.8m，錨桿每排10根，頂板4根，上幫4根，下幫2根，頂板用鋼帶，兩幫用木托板。每隔5m在頂板打一排錨索做為加強支護。錨索間距1.5m。

（3）錨桿體采用45#左旋無縱筋螺紋鋼，直徑為16mm，錨桿長度：頂板2.5m，幫2.0m。金屬網選用10#謬線編織菱形金屬網，網徑規格50mm，網寬1.0m，幫頂全部鋪上金屬網，要求網緊貼煤巖表面，聯網搭接0.2m，雙絲雙扣、逢環必須聯接。

（4）錨索的鋼絞線選用1860級（直徑為巧15.24mm），左捻低松馳鋼絞線，長度6.0m。

（5）錨固劑選用樹脂錨固劑，錨桿錨固長度不小于0.7m，頂板錨桿錨固力不小于70kN，兩幫錨桿錨固力不小于50kN。錨索錨固長度不小于1.2m，錨索設計承載力為230kN。

4 結語

（1）在掘送二水平北22上三區二段單一層機、軌道時，首次選用錨桿聯合支護。此次錨桿支護的試驗證實，新鐵煤礦在復合頂板下（復合層在2m以內）機軌兩巷可以推廣使用錨桿支護；但錨桿支護形式、參數需進一步改進，同時，需加強錨桿支護現場監測工作。

（2）31#掘進隊通過采用錨桿支護，月單進水平達到30m，目前效果良好。施工過程中降低了工人勞動強度，提高單進，節約成本，取得了明顯的經濟效益。為工作面實現高產、高效創造了有利條件。

（3）在施工過程中，應安設頂板離層儀監視頂板離層情況；并加強礦壓觀測工作，根據觀測數據及時采取措施，避免出現失效錨桿，以便更有效地控制圍巖變形，消除安全隱患。

[責任編輯：丁艷]