黃巖匯煤礦錨網參數合理優化研究與應用

摘 要：文章結合黃巖匯煤礦實際工程案例，首先介紹了該礦15100順槽的支護方式及存在的問題，其次結合15101工作面現有情況，詳細介紹了優化后的錨網參數及應用情況，最后得出該種優化方案行之有效，對礦井今后的支護工作具有重要的指導意義。

關鍵詞：煤礦；錨網參數；技術優化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.051

0 工程概況

黃巖匯煤礦位于昔陽縣城西南約3km的樂平鎮巴洲村附近，礦區南北走向長0.4—4.0km，東西傾斜寬2.1—5.1km，礦區面積16.0km2。本礦井屬高瓦斯礦井，15號煤塵無爆炸性危險且為不易自燃煤層。

現在準備順槽掘進中揭示的煤層完整性已經地質活動破壞。掘進面煤體有明顯的近代地質搓揉，煤層表現出粉狀破碎，施工中掘進不使用爆破就可手工拋掘，而且在施工過程中曾經出現冒頂現象，冒高達到6米多。

1 黃巖匯煤礦支護現狀分析研究

1.1 砌碹巷道現狀

經過現場觀察實際地質狀況分析發現，雖然15100采面所處位置系統簡潔，蓋山厚度不大。但從井下的礦壓顯現情況看，地壓的大小并不與垂直地壓成正比。巷道受礦壓影響垂直地應力是次要矛盾，水平應力對支護結構的影響較大。

1.2 首采15100順槽支護方式

膠帶順槽在巖層內，永久支護為錨網加錨索噴漿支護，錨桿采用Φ20×2000mm金屬錨桿，錨桿間排距800×800mm；頂、兩肩各打注5m錨索一根，網片采用Φ6.5鋼筋，規格1605×1000mm經緯網，網格為200×100mm。噴射厚度不小于100mm 。膠帶順槽進入煤層，永久支護為錨網加鋼帶支護，錨桿采用Φ20×1800mm的樹脂錨桿，間排距800×800mm；網片為菱形網；鋼帶排距800mm，每條鋼帶打注錨索一根，錨索為雙排布置，間排距為1600×1600mm。

1.3 現狀錨網支護存在的問題

（1）頂板縱向托梁。順槽支護使用了大量的縱向托梁，由于頂板的特殊性，這種縱向托梁對巷道頂板的力學狀況的改善并不顯著。而且這種縱向的托梁施工一般是在巷道掘進一定距離處才架設安裝，其安裝可能錯過圍巖應力分布的最佳時期，因而效果可能不能發揮到最佳。

（2）頂部排間加強托梁。為了加強頂板支護，采用了較多的錨索支護加強頂板。每隔一排加一個短托梁和兩個錨索。這樣能改變頂部力學特性，會造成大量材料浪費。使用錨索能加強頂板的支護，尤其是能堅守最后一道防線防止大面積冒頂事故。頂板采用強力T型托梁，對防止頂板大量下沉非常有利。根據頂板實際情況，如果將錨索直接安裝在T型托梁上，可以節約兩根錨桿，并能節約錨索托梁，其力學性能也能很好地滿足工程。使用T型強力托梁的頂板以后應該直接將錨索打在T型托梁上，而不需要在另設錨索托梁。

（3）破碎區架棚密集支護。在掘進中遇到破碎軟煤層時，采用了大量密集工字鋼棚支護，而且頂部空間使用了大量的坑木。這種處理措施造成大量人力物力的浪費。一般巷道掘進難免有構造破碎地質狀況。一般處理這類問題應以錨桿技術為基本。采用超前錨固，超前管棚等措施，盡量避免掘進過程中的頂板漏頂。

2 錨網參數優化設計

2.1 頂部錨固控制范圍確定

（1）頂部不穩定圍巖范圍：自穩隱形拱離頂板的最大高度為2.01米。

（2）巷道失穩情況下頂部的不穩定范圍：極限自穩隱形拱離頂板的最大深度為3.97米。

（3）松散體中自穩隱形拱極限。按照自穩隱形拱理論的巷道幫部破壞極限概念，破碎圍巖體巷道完全失穩時巷道幫部最大破壞深度為2.4米，破碎圍巖體巷道完全失穩時巷道頂部最大破壞深度為4.85米。

2.2 一般地質條件順槽錨固參數

（1）錨網結構：鋼質錨桿+含筋塑料復合網+鋼筋梯子梁+錨索。

（2）頂錨桿。長度：頂部錨桿長度確定為2200mm；直徑：根據地應力變化及其他情況，確定為ф20；

桿體材料：無縱筋左旋螺紋鋼Q335；托盤：碟型120×120×8mm；螺母：球型快裝螺母；錨固劑：樹脂藥卷2個Z2360；錨桿預緊力：150N.M；頂錨桿型號：左旋ф20×2300；

（3）幫錨桿。長度：幫部錨桿長度確定為2000mm；直徑：根據地應力變化及其他情況，確定為ф20；桿體材料：無縱筋左旋螺紋鋼Q335；托盤：碟型120mm×120mm×8mm；螺母：加厚螺母；

錨固劑：樹脂藥卷2個Z2360；錨桿預緊力：150N.M；頂錨桿型號：左旋ф18×2000。

（4）托梁鋼帶：W鋼帶。

（5）加固網確定。為了保持圍巖的完整性，利用網子可以被動的形成防護煤體自然坍塌或是圍巖體快的吊落。 因為鋼塑復合網具有輕質、高強、低松弛、廉價等優點，比較適應于本煤質地層使用。

（6）錨索。頂部必須用礦用錨索加固，規格φ15.24，錨索長度4300mm。錨固長度1500mm。每孔3個Z2360樹脂錨固劑。

（7）錨桿間排距。間距：頂部800mm，幫部700mm；排距：800mm。

2.3 施工工藝及注意事項

掘進中可能會有許多變化。掘進過程中遇地質條件惡化，必須立即采取加固措施并向科研攻關組報告，以便及時調整支護方式。如果掘進中頂板管理不善，自穩隱形拱將向上移，極限自穩隱形拱將向外擴展。這些變化都不利于巷道的穩定性。出現這種情況時應該采取加固措施。

3 研究結論

黃巖匯煤礦煤層地質條件復雜，區域變化較大，大多數區域屬于中等穩定圍巖，采用錨網支護技術是可行的。一般地質條件下沿頂板掘進，采用錨、網、W鋼帶能夠滿足工程需要，無需設置縱向托梁。錨桿采用ф20左旋螺紋鋼錨桿；鉆孔ф28；錨固劑采用Z2360；鋼帶GDW280/2.8；鋼塑復合網GS+PVC4000 MS。采用T型托梁的加強支護段，錨索直接錨固在T型托梁上，無需另設托板效果更好。對破碎帶處理采用密集棚式支護或是采用超前化學注漿都是不合理的，應該采用圓拱形斷面和超前錨桿技術。控制迎頭頂板高冒的時候不宜采用托梁，處理時應該去掉托梁，不平整頂板采用強力托梁不但不利于頂板維護，反而失去頂板支護的機會。采用單體錨桿錨索方式控制是行之有效的。拱形頂板巷道能很好地適應松軟破碎圍巖巷道。

作者簡介：張文健（1964-），男，山東汶上人，本科，采煤工程師，基建生產副總經理。