柳泉煤矿“三软”煤层巷道锚梁网索联合支护技术

鲍大成，朱怀龙

（华润天能徐州煤电有限公司柳泉煤矿， 江苏徐州市 221136）

柳泉煤矿“三软”煤层巷道锚梁网索联合支护技术

鲍大成，朱怀龙

（华润天能徐州煤电有限公司柳泉煤矿， 江苏徐州市 221136）

柳泉煤矿原有的锚网支护已不能满足“三软”煤层巷道的支护要求，针对“三软”煤层巷道的变形特点，提出了锚梁网索联合支护方案。通过实际施工及数据监测表明，该方案能有效控制巷道的变形量，满足巷道支护要求。

“三软”煤层；巷道稳定性；锚梁网索联合支护；支护参数

柳泉煤矿已进入深部开采阶段，随着开采深度的不断延伸，巷道围岩应力不断加大，加之采动影响，巷道变形较快，深井呈现高应力软岩，矿压显现强烈，巷道稳定性差，后期巷道两帮及顶底板位移量显著增大，巷道损坏严重，巷道的返修量剧增，维护困难。深部巷道围岩的稳定性控制已成为柳泉煤矿面临的重点难题。

1 地质概况及“三软”煤层变化特点

柳泉煤矿主采为二叠系下石盒子组3煤，煤层均厚为1.3m，硬度为1.5～2，其顶板由泥岩、粉砂岩组成，泥岩厚1.2～1.6m，粉砂岩7m，底板由泥岩、粘土岩、细砂岩组成，其岩层柱状图见图1。3106工作面沿煤层顶板掘进，顶底板岩层稳定性为Ⅲ类，岩石的力学性质见表1。

该煤矿“三软”煤层巷道的变化特点为：

（1）深部“三软”煤层巷道掘进后变形速度快，压力大，表现为两帮内移，顶板下沉及底臌；

（2）深部“三软”煤层巷道的稳定性与地质构造有关，靠近地质构造的巷道围岩破坏严重，难以控制，易冒顶；

图1 3煤层顶底板岩层柱状图

表1 岩石力学性质

（3）深部“三软”煤层巷道受采动影响大，巷道围岩变形量急剧增加［1］。

2 支护方案

2.1 原支护方案

锚杆布置方式及锚固形式：顶部锚杆采用Φ18左旋无纵筋螺纹钢，长度为2.0m，排距为0.8m，每排为5根锚杆，间距0.8m。采用树脂锚固剂锚固，顶部每孔采用2根药卷，帮部每孔1根药卷［2－3］，其布置方式如图2所示。

图2 原巷道支护示意

2.2 优化改进后的支护方案

3106掘进工作面设计巷道宽度3.4m，巷道中高度2.5m，煤层顶板倾角12°。考虑采用锚梁网索联合支护，增强巷道的抗变形能力和自承能力。锚杆穿过上层泥岩顶板及煤体，深入到岩性较好的粉砂岩体，对顶板的悬吊起到了稳定性作用，使巷道整体支护强度大大增加［4］。以下是改进后的支护方案，具体设计参数及布置如图3所示。

图3 锚梁网索联合支护布置

2.2.1 巷道顶板支护参数设计

巷道顶板支护方式为锚杆＋锚索＋金属网＋梯形梁联合支护。

（1）锚杆布置：锚杆排距0.7m，每排5根锚杆，间距0.8m。采用直径20mm、长度2200mm的MSGLW－335左旋无纵筋螺纹钢筋，尾部滚丝长度100mm。锚固方式为采用2支MSK2350型树脂药卷，锚固长度为1000mm。

（2）钢筋托梁：采用Φ12mm的钢筋焊接而成，长度3.4m，宽度60mm。

（3）铁托板：采用高强度蝶形托盘，150mm×150mm×10mm厚钢板制成，中部开Φ22mm孔。

（4）金属菱形网：采用10＃铁丝编织的4000 mm×1000mm菱形金属网护顶，网格为50mm×50mm。

（5）锚索布置：锚索排距3m，每排2根，间距1.2m。采用Φ15.24mm的左捻钢绞线，长6300 mm，强度等级为1860MPa。锚固方式为采用树脂锚固剂端头锚固，每根锚索使用4根树脂药卷，锚固长度2000mm。

2.2.2 巷道两帮支护参数设计

巷道两帮支护方式为锚杆＋锚索＋塑料网。

（1）锚杆布置。锚杆排距0.7m，间距0.8m，高帮侧4根，低帮侧3根。采用直径20mm，长度2000mm的左旋无纵筋螺纹钢筋，尾部滚丝长度100mm。锚固方式为采用1支MSK2350型树脂药卷，锚固长度为50mm。

（2）铁托板。采用高强度蝶形托盘，150mm×150mm×10mm厚钢板制成，中部开Φ22mm孔。

（3）木托板。规格为300mm×200mm×50 mm。

（4）塑料方格网：宽度为1m，网格为40mm×40mm。

（5）锚索布置。锚索排距3m，每排1根。采用Φ15.24mm，长5200mm，强度等级为1860MPa的左捻钢绞线。采用树脂锚固剂端头锚固，每根锚索使用3根树脂药卷，锚固长度1500mm。

3 支护监测

建立健全各种监测制度，在迎头配备扭力扳手、压力表、锚杆拉力计等监测仪器，并要求做好记录，存档备案。巷道内每隔40±5m设1个监测站［5］，安装测杆、LBY－3型顶板离层仪和LDZ－200型锚杆拉力器。观测顶板离层量、巷道变形量和压力值，以判断围岩稳定、锚杆受力情况，有效掌握支护效果，对巷道进行全面监控。

在巷道掘进过程中，在顶板等地质条件相同的地段，分别设10m距离，采用2种不同方式进行支护，并进行观测巷道实际变形量。30d后各取某一剖面监测，具体结果见表2。

表2 巷道改进支护前后位移数据对比 mm

4 结 论

（1）经现场实测发现，不同的支护方式对巷道围岩的变形控制作用不同，改进后的锚梁网索联合支护技术可使顶板下沉量及两帮位移量明显减少。其中顶板下沉量减少了34%，两帮移近量可减少约27%，有效缓解了巷道变形速度，保证了巷道的通风和行人安全，取得良好的效果。

（2）锚梁网索联合支护技术是控制受压巷道的一种有效的支护方式，只要选择合理的支护方式并保证施工质量，就能得到较好的效果。

［1］刘宗超，高长志，陈 云.白集煤矿深部“三软”煤层巷道支护技术［J］.煤矿安全，2008（12）：61－62.

［2］黄志彬.“三软”煤层掘进工作面顶板管理技术［J］.能源技术与管理，2010（6）：26－28.

［3］吴 超，李培志，王红胜，等.沿空留巷在柳泉煤矿薄煤层中的应用［J］.煤炭科技，2008（1）：32－35.

［4］张宏发，赵 祥，朱 明.锚网梁索联合支护技术在邢东煤矿煤巷的应用研究［J］.煤炭技术，2008（11）：47－50.

［5］郑 锐.青东矿三软煤层巷道锚梁网支护技术［J］.科技信息，2010（21）：404－405.

2011－11－06）

鲍大成（1974－），男，江苏新沂人，助理工程师，主要从事采矿工程技术及管理工作，Email：baodacheng740409＠126.com。