錨網和錨索梁聯合支護在復合頂板松軟煤層巷道施工中的應用

韓付濱

摘 要：本文筆者所舉例的工程實例具有煤層煤體松軟、易片幫及頂板為復合型頂板等特點，因此十分適合在巷道施工中采用錨網和錨索梁聯合支護技術，這樣既有效確保了施工效率，也對施工的質量起到了相應的保障作用。

關鍵詞：復合頂板；松軟煤層；錨網和錨索梁聯合支護

因為該煤層的煤體相對松軟，頂板為復合型頂板，極易脫落，因此我們如果繼續使用以往的支護理念和支護技術不僅效果較差，而且可能帶來很大負面影響，這主要是由于傳統的支護技術，比如礦工鋼梯形支架和U型鋼支架，它們的造價相當高、鋼材消耗量較大、浪費人力資源。鑒于此，我們可以應用預應力螺紋鋼錨桿和預應力錨索支護等新技術開展施工工作，實踐證明效果是十分明顯的。

一、地質概況

該煤層位于井田分界構造F5斷層的西部位置，其煤為黑色半亮型，主要煤型為亮煤，該煤層的機構十分復雜，平均煤層厚度約為3.0m，煤層傾角為8°-15°，煤層普氏系數f <1，呈裂隙發育狀態。煤層偽頂約0.5m，黑灰色細砂巖，其層理和節理均得到一定程度的發育，但易脫落。

二、巷道支護方式的選擇及參數設計

（一）巷道支護方式的選擇

我們知道，架棚支護與錨網支護的作用機理不同，采用錨網和錨索梁聯合支護的承載力高，造價較低，靈活便捷，施工高效，且具有柔性可縮、穩定性好等諸多優勢，同時我們可在巷道掘進中頂板采用預應力螺紋鋼錨桿配合小眼孔冷拔絲鋼筋網護頂，煤幫采用普通樹脂錨桿配合尼龍網護幫，將護幫網與護頂網進行聯結，就可以形成一個幫頂網全封閉支護的模式，確保自穩和回采的順利進行。

（二）錨網和錨索梁聯合支護參數設計

（1）錨桿支護參數計算

L ≥N（1.1 +W 10）

L ≥C +t +n

D ≤0.5L

Q ≥RhD

Q ≥RhD2γ

式中：

L代表錨桿長度，m；

W代表巷道跨度，m；

N代表圍巖穩定性系數，取N=1；

C代表圍巖松動圈厚度，取C=0.9～ 1.2m；

t代表錨入老頂厚度，取t≥0.3m；

n代表錨桿外露長度，取0.1m；

D代表錨桿間、排距，mm；

Q代表錨桿錨固力，t；

R代表安全系數，取2～3倍；

h代表軟弱巖層厚度，h=1.1m；

γ代表軟弱巖層平均容重，γ=2.5t/m3.

根據上述公式，筆者得出如下參數結果：

錨桿長度L≥1.6 m，錨桿間排距 D≥ 0.8 m。

結合這一結果，為保險起見，我們將頂部支護選用了16Mn螺紋鋼，錨桿長度2.0m，直徑為18mm。每根錨桿使用Z2535型樹脂藥卷兩節，每根錨桿的錨固力大于8t，間排距為800mm×800mm，頂板鋪設小眼孔冷拔絲鋼筋網（鋼筋網主材Φ4mm冷拔絲，網目40mm×40mm）。煤幫選用Φ16mm的樹脂錨桿，桿體長度1.6m，錨桿托盤規格110mm×110mm×5mm，間排距為1000mm×1000mm，兩幫均鋪設尼龍網，增強煤巷軟幫的直立和穩定效果，單根錨桿錨固力大于4t。

（2）錨索支護參數計算

結合相關的地質資料分析，為了預防巷道頂板巖層發生比較大面積的垮落事件，我們用Φ15.24mm、L=7000mm的鋼鉸線把錨桿加固的“組合梁”整體懸吊在堅硬巖層當中，值得注意的是此處的冒落高度要大于錨桿長度，靠巷道兩幫的角錨桿和錨索一起發揮懸吊作用，在忽略巖體粘結力以及內磨擦力的情況下，我們取垂直方向力的平衡，主要運用下列公式計算錨索間距：

L' = nF2 / [BHγ-（2F1sinθ）/L1]

式中：

L'代表—錨索間距，m；

B代表巷道最大冒落寬度，取4m；

H代表巷道冒落高度，按最嚴重冒落高度取2m；

γ代表巖體容重，26.7kN/m3；

L1代表錨桿排距，0.85m；

F1代表錨桿錨固力，70kN；

F2代表錨索極限錨固力，取230kN；

θ代表角錨桿與巷道頂板的夾角，取75°；

n代表錨索排數，取1。

通過計算，L' =3.8 m，為安全起見，錨索間距設置為3.0 m，其支護斷面如下圖所示。

三、頂幫錨網支護工藝要求

本巷道采用EBZ—75C型懸臂式掘進機截割、裝載煤體，運煤運料則采用的是配套的型號為DSJ—80型可伸縮膠帶輸送機。在煤巷進行打錨桿的過程中，頂部支護使用MQT—120/2.3型風動錨桿鉆機機進行，而兩幫支護采用MQS—50/1.5型風動幫錨機進行，短掘短支，全斷面一次成巷。

錨網支護工藝流程主要是，第一步是使用掘進機對煤體進行截割、轉運，第二步是檢查巷道規格尺寸是否符合設計要求，第三步是待操作人員退機之后，進行敲幫問頂作業，使用長柄工具對頂幫活煤、活矸進行處理，第四步是進行吊聯頂網，第五步是進行臨時支護，第六步是按照設計的間排距打錨桿，在錨桿支護的過程中，逐根及時安裝托盤、緊固螺母至設計扭矩，并用扭力矩扳手檢查扭力矩是否達到標準，最后打幫錨桿。

四、結語

綜上所述，錨網和錨索梁聯合支護技術應用在巷道掘進速度、工效、工程質量等得到了有效提升，大幅度減輕了作業人員的勞動強度，為綜采工作面接續創造了良好條件。

參考文獻：

[1]劉丕利. 錨網和錨索梁聯合支護在復合頂板松軟煤層巷道施工中的應用[J]. 煤炭技術，2010，02：63-64.

[2]袁宏彬. 復合頂板煤層巷道錨網索支護技術研究[D].西安科技大學，2013.