煤礦回采巷道錨網索聯合支護技術探析

宋 威

（山西焦煤霍州煤電集團李雅莊煤礦，山西 霍州 031400）

1 2-216回采巷道概況

在礦井的生產系統中，最關鍵的構成部分就是巷道，巷道的主要任務就是運輸、通風及行人等。由于逐漸增加的開采深度，絕大部分的巷道所在的區域是高地應力，巷道圍巖具有比較低的強度，極不穩定的結構面，巷道巖石比較破碎，而且與該工作面相鄰的開采擾動與地質結構等因素會對巷道有很大的影響，而且巷道由于破壞而導致嚴重的變形，支護巷道的難度比較大，比較高的維護成本。所以，按照礦井巷道的圍巖性質、服務期限與作用來對支護方案進行制訂，而且新制訂方案方案具有的優點是安全、經濟與合理，可以使礦井生產更加安全。

將霍州煤電集團的某礦2-216綜采工作面當作案例，該工作面所在的位置是和水平的二采區有310 m的距離。對該工作面進行開采的煤層是2號煤層，其所在的位置是山西組，2號煤層在開采時具有穩定性，但結構非常復雜，所含的夾矸有兩層。對整個煤層而言，煤層的結構是單斜式的，比較高的是東北面，比較低的是西南面，具有比較小的坡度，而且煤層的平均傾角是9°。順著煤層方向來對回風巷與運輸巷進行布置，而且巷道斷面會形成矩形形狀，把尺寸設計成4.2 m×3.2 m，把長度設計成669 m。把錨網索聯合支護使用到巷道的回采中，能夠把不能控制圍巖變形、不易支護巷道、裂隙比較多、整體破碎、較低的圍巖強度等存在于巷道頂板中的問題進行解決。

2 錨網索支護的基本原理

當支護回采巷道時，通過擰緊錨桿末端的所有螺母，使錨桿托盤接收所傳遞過來的力，該力會作用到錨桿的桿體與螺母，分別施加的是拉力與力矩，而且拉力是軸向的。托盤把錨桿末端所產生拉應力區輸送至巷道的圍巖，而且在巷道的外表有壓應力區產生，會把錨桿所錨固的區域中的全部圍巖進行壓縮，在該區域中的圍巖比較難出現拉應力、滑動、離層等，使巷道圍巖的穩定性得到提升[1]。

當對巷道進行支護時，巷道的錨固區存在錨桿，2個相鄰錨桿在該區的圍巖中會有壓應力拱形成，而且該壓應力拱是有效的，有厚度的，能夠把支護系統所具有的承載力和穩定性逐漸提高，并把圍巖拓展塑性區的速度減慢。由于工作面的來壓與開采擾動會對回采的巷道產生影響，就會增大其塑性區，在錨桿所錨固的區域的應力區區域比冒落發生在巷道的區域小時，就會使錨桿錨固的效力失去作用，導致有滑移出現在錨固系統和頂板中，就會有冒頂出現在巷道的頂板中。由于要預防有冒頂發生在巷道的頂板中，所以采用錨網索聯合支護技術，把錨索設置到巷道的頂板中，使錨固區的區域增大，然后把錨桿和錨索進行聯合支護，使頂板相鄰錨桿有壓應力拱產生的結構連接著頂板頂端的巖層，而且該巖層具有穩定性，頂端巖層進行充分應用，將整個錨固-圍巖這一支護系統的承載力與穩定性進行提高，使防止有冒頂出現在巷道的頂板與對錨固成效進行優化的目得以實現。

3 巷道支護方案的簡述與檢驗效果

3.1 設計頂板支護

在對巷道頂板進行支護時，使用的聯合支護是“鋼帶與鋼筋梯子梁、鋼筋網與錨網索”。

對錨桿進行布置：把強錨桿布置在頂板，而且強錨桿的螺紋鋼，是左旋無縱筋的，數量是7根，這7根螺紋鋼的規格為Φ20 mm×3 000 m，間排距800 mm、800 mm；規格是150 mm×150 mm×10 mm的托盤的材質為鋼板，對鋼板進行壓制，然后壓制為弧形。把MSK決速樹脂錨固劑使用到孔中，而且1個孔使用的MSK決速樹脂錨固劑是2個；設計的錨桿錨固的預緊力與長度分別是100 kN、0.8 m，安裝角錨桿到頂板的角度是15°。設計的鋼筋網的規格是Φ6.5 mm×900 mm×1 600 mm，鋼筋網與鋼筋網彼此之間的連接所選取的是“彎鉤”。

對錨索進行布置：把錨索布置到頂板中，其中錨索的規格是Φ17.8 mm×6 000 mm，而且頂板在不破碎時會選取的布置方式是“3-0-0-3”，相鄰排距設計的是1 500 mm、1 600 mm；規格是300 mm×300 mm的托盤的材質為鋼板，對鋼板進行壓制，然后壓制為弧形；把MSZ中速與快速樹脂錨固劑布置到錨索孔中，其使用的數量分別是2個、1個。而且對錨索設計的預緊力是200 kN[2]。

3.2 設計兩幫支護

在對巷道的兩幫進行支護時所選取的聯合支護是“雙層網+鋼筋梯+錨桿”。

對錨桿進行布置：把強錨桿布置到兩幫中，而且是螺紋鋼，左旋的、無縱筋，型號是Φ20 mm×2 500 mm，相鄰排距之間的距離是800 mm、800 mm，規格是150 mm×150 mm×10 mm的托盤的材質是鋼板，把鋼板進行壓制，然后壓制為弧形。若幫部分別是媒體與巖體時，對錨桿孔進行錨固的分別是MSZ中速樹脂錨固劑、MSK快速樹脂錨固劑，其數量分別是2個、2個。而且錨桿所錨固的預緊力與長度分別是100 kN、0.8 m，安裝角錨桿到頂板的角度是10°。

鋼筋網所使用的規格是Φ6.5 mm×900 mm×1 600 mm，對鋼筋網進行布置：把網布置到頂部，網的數量是4塊，把網分別布置到以巷道為中心的兩邊，而且1邊布置的數量是2塊，別的網布置到肩窩位置有彎曲處，確保寬度始終是4.7 m，而且對2個肩窩進行保護；設計的塑料的且硬質的網的規格是1 m×12 m，而且搭接為100 mm。

3.3 檢驗工程成效

由于要對錨網索聯合支護的方案使用到2-216工作面的回采巷道中是否合理進行驗證，就把檢測回采巷道所存在的礦壓的方案制定出來，對該工作面的回采巷道外表所發生的位移進行檢測。若想分析在該工作面中由于巷道的距離不同而巷道外表所發生的位移的改變狀況，可以由測距站來實現，并根據分析出來的數據來對其變化規律進行總結。

由于不斷推進該工作面，會慢慢增大巷道發生形變的量。對巷道的兩幫與頂板而言，相應的位移量、移近量最大分別是220 mm、260 mm與140 mm、160 mm。不會有離層發生在頂板中，位移在巷道中發生的比較小，移近量在兩幫中發生的也比較小，并且位移是整個的，這樣能夠使巷道的圍巖更加穩定，使回采巷道更加安全[3-5]。

4 結語

1）因為回采巷道具有的缺點是比較低的圍巖強度、較差穩定性的結構面、破碎的巖石等，所以極易被來壓周期、工作面與工作面進行開采時的擾動、地質結構等影響，很難對巷道進行支護，而且會產生比較高的維護成本。與2-216工作面的回采巷道真實狀況相結合，提出了錨網索聯合支護方案，選用的聯合支護是錨桿和錨索，這一聯合支護能夠提高整個錨固-圍巖支護系統的穩定性和圍巖的承載力，避免冒頂出現在頂板中和錨固巷道的成效的目的得以實現。

2）設計支護回采巷道的兩幫與頂板，測站會分析與工作面和巷道的距離不同而巷道外表所發生的位移的改變狀況。離層幾乎不會發生在頂板，位移在巷道中發生的比較小，這樣可以使巷道圍巖更加穩定，使回采巷道更加安全。