论端氏煤矿3#煤层锚网索支护

李建军

(山西晋城市沁和能源集团，山西 晋城048000)

1 端氏煤矿概述

端氏煤矿井田南北长2 km，东西宽3.95～5.45 km，面积9.4 km2。井田内主要可采煤层3、9、15 号，平均总厚10.91 m。可采含煤系数为7.39%。矿井设计开采3、9、15 号煤层。3 号煤层赋存于山西组下部，顶底板一般为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，煤层厚4.72～6.00 m，平均5.35 m。煤层结构简单，含1 -2 层泥岩或炭质泥岩夹矸，局部含4 层夹矸，本层为全井田可采的稳定厚煤层，厚度变化小。9 号煤层厚0.67～1.35 m，平均0.97 m，变异系数Cr=0.18，属稳定型大部分可采煤层。煤层结构简单，局部夹1 层泥岩或炭质泥岩夹石，纯煤厚0.67～1.35 m，平均0.91 m。

本井田位于沁水复式向斜轴部南端、晋-获褶断带西部、沁水盆地南缘东西-北东向断裂带的北部，受区域构造的影响，井田内构造总体为一组宽缓的背向斜。3 号煤层地质及水文地质条件简单，属高瓦斯矿井，且煤与瓦斯突出。煤尘无爆炸危险性，属不自燃或不易自燃煤层。采用综合机械化开采，生产规模为1 200 kt/a。

2 设备及供电线路的设计

随着生产规模的扩大和新煤层的勘探，根据新采区的实际情况，对其所需设备及供电线路等进行设计，本设计阐述了采区供电系统中各用电设备的选型及其计算过程，如变压器、电缆、开关的选择等，并对其进行整定和校验，设计中比较详细地叙述了矿用电缆及电气设备的选定原则以及井下各种保护装置的选择和整定。

巷道支护技术是煤炭开采中的关键技术之一，锚固技术是煤矿巷道支护与加固中首选的技术途径。锚固技术具有支护效果好、成本低等诸多特点，近几年发展极为迅速。煤矿预应力锚索支护是锚杆支护技术的一种新工艺，除具有普通锚杆的各种特点外，其显著的特点是锚固力强、锚固范围大、可以施加较大的预紧力、施工简便。目前在大断面、高应力条件下维护煤矿巷道稳定性中发挥了重要作用。

3 锚索支护技术的应用

近年来，在工程应用的同时，锚索支护技术的理论研究、试验和推广工作得到了普遍重视。锚索加固技术由用于受二次动压影响巷道的加固，发展到大断面峒室、交叉点的支护与加固;由岩石巷道推广到顶板为煤体的综放工作面回采巷道、大断面综放工作面及大采高工作面切巷、极松散易自燃煤层的大采高工作面及综放工作面回采巷道;以及损坏巷道的维护与加固。锚索支护的大范围推广应用，不仅提高了巷道的支护质量，改善了巷道顶板力学状况，而且节约了大量的支护材料和维修费，解决了由于巷道支护强度低、变形大等严重制约回采工作面生产能力发挥的技术关键问题，创造了巨大的经济效益。

尽管锚索支护在煤矿巷道支护与加固中得到应用和发展，并且已成为不可缺少的一种巷道支护方式。但目前锚索支护形式和参数的确定都是采用工程类比方法，没有从理论上进行充分的研究和论证。特别是全锚索支护方式，已经在煤矿回采巷道支护与加固中得到应用，但其参数的确定没有科学依据，甚至在支护密度很大的情况下，巷道变形仍难以控制。如果再加大支护密度，会增加支护费用，同时降低施工速度，影响到回采工作面的接替。亟待从理论上对全锚索支护进行分析、研究，对锚索长度、直径、支护密度、两帮锚杆锚索参数、采空区对巷道支护影响程度等从理论上进行分析，为现场支护参数的确定提供科学依据，找到一种既经济又合理的锚索支护参数优化设计的技术途径。它不仅可以进一步节省支护费用，提高矿区的经济效益，更重要的是能够使锚索支护技术建立在科学理论的基础上，巩固和发展锚索支护技术成果，优化支护参数，降低支护成本，提高支护效果。因此，深入研究锚索支护作用机理，提高锚索支护设计水平和巷道支护施工技术，是必要的。

4 巷道围岩锚固机理

巷道围岩锚固机理研究的基本内容是探讨锚固组件与巷道围岩间的力学机制及其相互作用关系，为巷道围岩锚固与支护设计提供科学的理论依据。自从锚固技术问世以来，人们一直对锚固支护作用机理进行持续、广泛、深入的研究。到目前为止，已提出多达十多种的锚固支护理论。这些支护理论对认识围岩锚固机理和生产实践起到了积极作用。我们通过对传统锚固原理中的悬吊原理、组合梁原理、挤压成拱原理、减跨原理、扩容稳定原理分析，结合我矿的实际情况，得出如下结论。

1)分析结果表明，回采巷道间20 m 净宽煤柱的方案是合理的。

2)现研究的支护方案为基本方案，生产中可根据煤层及其顶板岩层组成的变化情况、地质构造变化情况，对支护参数进行适当的调整，以满足生产实际要求。

3)采区内地质钻孔资料不足，建议在巷道掘进过程中，适量补打一些探顶孔，详细探明顶煤及其顶板岩层组成情况、地质条件变化情况，为巷道支护和3#煤层长壁工作面生产提供补充资料，以满足安全生产要求。

建议对锚杆、锚索支护巷道进行全程矿压观测。通过实际矿压观测，对支护方案进行全面评价，为进一步优化支护参数和生产中取得更好的经济效益和社会效益提供科学依据。

［1］ 陈炎光，陈士良.中国煤矿巷道围岩控制［M］.北京:中国矿业出版社，1994.

［2］ 徐永坼.煤矿开采学［M］.北京:中国矿业出版社，1999.