大斷面煤巷錨網索聯合支護技術的應用

徐儀昌，靳衛剛

（山西天地王坡煤業有限公司，山西 晉城 048021）

大斷面煤巷錨網索聯合支護技術的應用

徐儀昌，靳衛剛

（山西天地王坡煤業有限公司，山西 晉城 048021）

根據錨網索聯合支護技術特點及3205回風順槽工程概況，應用臨時支護、錨網索聯合支護方式進行大斷面回采巷道支護，并建立礦壓觀測。觀測和實踐結果表明，錨網索聯合支護技術適用于大斷面煤巷的掘進，該技術已在王坡煤礦其它采準巷道得到了廣泛應用，為安全生產提供了可靠保障，并取得了良好的經濟、社會效益。

大斷面；煤巷；錨網索聯合支護；礦壓觀測

隨著煤礦建設和生產向著集約高效方向發展，煤礦井下機械化程度等方面要求均有提高，為滿足設備安裝、通風、行人、運輸等巷道斷面在不斷增大。現代化礦井中大斷面巷道、硐室比比皆是，回采巷道斷面也同樣在增大，大斷面巷道支護須選擇合適的支護方式，目前很多礦井采用錨桿、錨桿錨索等聯合支護技術成功地應用在大斷面矩形巷道中，并取得了良好的效果[1]。

1 錨網索聯合支護特點

錨網索聯合支護屬于主動支護，具有快速、安全、優質、經濟高效的特點，大大降低支護成本，提高支護效果及掘進速度，是礦井支護工藝的發展趨勢[2]。錨桿支護作為主動支護，具有懸吊、加固煤巖體，并在錨固區內形成拱、梁、殼等結構，有效改善錨固區范圍內的圍巖力學性能及應力狀態，控制錨固區內的圍巖離層、破裂、滑動、裂隙擴展等，使圍巖受壓狀態由兩向轉變為三向，起到主動加固圍巖體的作用，再配合托盤、金屬網及W鋼帶等護表構件，更有利于錨桿預應力的擴散，對支護效果進一步提高[3]。錨索比錨桿有著更強的抗拉、抗剪能力，同樣具有懸吊作用、擠壓加固作用，使頂板由錨桿支護形成的組合梁得到進一步加強，并將其穩穩地懸吊在上部直接頂或老頂內。在大斷面巷道中，錨索補強配合錨桿將圍巖的應力向圍巖深部轉移；錨索支護提供給巷道頂板的預緊力和它的高承載能力，使得錨索還具有減跨、控制頂板下沉、限制圍巖變形破壞，實現主動支護作用，通過托盤、金屬網將預緊力擴散，實現巷道高質量的支護效果[4-7]。

2 工程概況

山西天地王坡煤業有限公司3205回風順槽為二采區3205工作面的回風巷，沿3號煤層底板掘進，以22°24′10″方位角向集中回風巷北布置，設計工程量為2 028 m，標高為+550～+610 m，平均埋藏深度約為595 m。該區平均煤厚為5.97 m，以亮煤為主，煤層內生節理、裂隙較發育，局部煤質松軟破碎，含有兩層夾矸，煤層穩定，全區可采，煤層傾角為2°～10°，平均為6°。偽頂為黑色、質軟、炭質泥巖，約0.3 m厚，直接頂為砂質泥巖，灰黑色，夾薄層泥巖，平均厚度4.00 m。水文地質條件較簡單，涌水來源主要為3號煤層上覆砂巖和粉砂巖等裂隙水，此含水層主要以靜水量為主，在掘進時，該裂隙水將通過錨桿、錨索孔、煤巖裂隙而滲入巷道。預計掘進時單巷涌水量為1～2 m3/h。

3 巷道支護

3205 回風順槽設計斷面為矩形,規格:寬×高= 4.5 m×3.4 m，掘進斷面為15.3 m2。

3.1 臨時支護

采用2根4.0 m長的8號槽鋼做前探梁，用永久支護錨桿懸吊于頂板，前探梁與錨桿之間使用專用吊環連接,前后前探梁吊環排距為2 m，然后用大木茬（300 mm×150 mm×200 mm）在吊環內把前探梁背緊、背實。前探梁迎頭采用三塊長3 800 mm、寬300 mm、厚50 mm木板護迎頭幫，見圖1。

3.2 永久支護

3.2.1 永久支護形式

3205 回風順槽采用錨網索聯合支護技術進行支護，永久支護圖，見圖2。

3.2.2 支護材料及參數

錨桿采用BHRB500材質、22號左旋無縱筋螺紋鋼筋桿體。頂錨桿每排5根，長2 400 mm，間距950 mm、排距1 000 mm；幫錨桿排距為1 000 mm，每幫每排4根錨桿，間距900 mm，巷幫上部錨桿距頂距離為300 mm，巷幫下部錨桿距底距離為400 mm。錨桿垂直于頂板、巷幫施工，預緊力矩400 N·m。錨桿托板采用高強度拱型托板，托盤規格為150 mm×150 mm×10 mm，配合高強度球型墊圈和塑料減摩墊片。

W形鋼帶規格：頂鋼帶寬度為280 mm，厚度為4 mm，長度為4 100 mm；幫鋼帶四邊壓棱，尺寸為300 mm×460 mm×4 mm。

金屬網：頂網片規格為4 900 mm×1 200mm，幫網片規格為3 400 mm×1 200 mm，材料為10號鉛絲，網孔50 mm×50 mm，搭接長度不小于100mm。

3.2.3 特殊地段巷道支護

在頂幫圍巖破碎，層理、裂隙發育地段，在正常錨網支護的前提下，采用打超前錨桿錨索、補打錨桿錨索、縮小錨桿錨索間排距等方式來增強支護強度，控制頂幫圍巖。巷道每超寬500 mm補打1根錨桿，超寬1 000 mm補打一根錨索；當巷高3.6～ 4.5 m，應該在距正常巷幫頂部錨桿800～1 000 mm位置補打1根單體錨桿；當巷道超高至4.5～5.0 m時，應該在巷幫超高位置補打2～3根單體錨桿，每排打2根錨索。

4 礦壓觀測

4.1 觀測點布置

巷道開始施工后，必須對錨網索聯巷支護進行效果監控，采集礦壓觀測數據進行分析，并及時反饋信息，以便完善支護設計。采用均勻布置測點與隨機布置測點相結合的方法對巷道穩定性進行監測，巷道每隔30～50 m設置1個巷道位移測點，并在頂板中部安設1個頂板指示儀，對于巷道圍巖條件差、遇構造帶、高冒帶等特殊地段應增設觀測點。

4.2 觀測結果分析

4.2.1 頂板離層儀觀測結果分析

由表1可知，巷道掘進期間，頂板離層量相對不大，一般在2～24 mm范圍內，錨固區內離層值大于錨固區外離層值，說明頂板離層主要在錨固區范圍內，即錨桿錨固區外與錨索錨固區內頂煤發生了少量離層，錨索錨固范圍外離層較小，頂板較為穩定，錨網索聯合支護有效地控制了巷道頂板離層。

4.2.2巷道位移量觀測結果分析

采用“十字”交叉法測定巷道位移量，根據觀測結果，采用具有代表性的2組觀測點的巷道位移量進行數據分析。取測點2、測點6的巷道變形觀測結果位移曲線圖，見圖3-圖4。

根據觀測，測點2的兩幫位移量為190 mm、頂底板移近量為145 mm，最終斷面為16.005 6 m2，測點6的兩幫位移量為160 mm，頂底板位移量為118 mm，最終斷面為15.503 6 m2。從圖3-圖4可以看出，在觀察期前20 d左右巷道掘進頂底板及兩幫移近量量及移近速度速度較大，頂底板移近量及移近速度明顯高于兩幫移近量及移近速度，隨后巷道頂底板及兩幫移近量均明顯減小，觀測30～40 d左右巷道變形量較小，最后趨于穩定。

通過巷道礦壓監測分析，頂底板變形量較大，頂板下沉主要發生在2 m厚的頂煤中，但頂底板移近量均小于150 mm，兩幫移近量小于200 mm，巷道位移量在有效控制范圍內，能夠滿足回采需要，說明錨網索聯合支護技術已成功地運用在3205回風順槽支護中。

5 結束語

采用錨網索聯合支護對大斷面、厚煤層回采巷道進行支護，該技術能有效控制巷道頂煤下沉及兩幫收縮量，保證巷道斷面滿足回采需要，實現了主動支護，為安全生產提供了可靠保障，具有很大的推廣意義。

[1]張曉棟，王俊峰.錨網索聯合支護技術在半煤巷大斷面中的應用[J].西部探礦工程，2012，24（12）：86-89.

[2]鄔宗文.錨網索支護技術在軟巖大斷面中的應用[J].西安科技大學學報，2010，30（4）：417-420.

[3]康紅普，王金華，林健.煤礦巷道支護技術的研究與應用[J].煤炭學報,2010，35（11）：1809-1814.

[4]張哲瑞.錨網索聯合支護在大斷面托頂煤切眼中的應用[J].煤炭科學技術，2010，38（2）：22-24.

[5]趙洪亮，李曉軍.大斷面松軟煤頂巷道錨網支護技術探討[J].礦山壓力與頂板管理,2002（3）：37-40.

[6]康紅普，林健，吳擁政.全斷面高預應力強力錨索支護技術及其在動壓巷道中的應用[J].煤炭學報,2009,34(9)：1153-1159.

[7]陳小磊，劉志蒙，張著飛，等.大斷面軟巖巷道支護技術及礦壓顯現規律研究[J].中國煤炭，2012，38（12）：48-51.

Application of Bolt-mesh-anchor Combined Supporting Technology in Large Cross-section Roadways

XU Yichang,JIN Weigang
(Tiandi Wangpo Coal Co.,Ltd.,Jincheng 048021,China)

According to the features of bolt-mesh-anchor combined supporting and the project profile of No.3205 return air crossheading,temporary support and the bolt-mesh-anchor combined supporting are used in the large cross-section roadways.By mine pressure observation,the results show that the combined supporting is applicable to the large cross-section roadway driving.The technology has been widely used in other roadways of Wangpo Mine and,which could provide reliability for safety production and has achieved ideal economic and social benefits.

large cross-section;coal roadways;bolt-mesh-anchor combined supporting;mine pressure observation

TD353

A

1672-5050（2015）01-0058-04

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.01.019

（編輯：武曉平）

2014-10-17

徐儀昌（1988-），男，河南周口人，碩士，助理工程師，從事煤礦開采技術工作。