超前支护在T1493溜子道掘进中的运用

（开滦集团唐山矿业分公司，河北 唐山 063000）

超前支护在T1493溜子道掘进中的运用

蒋忠诚

（开滦集团唐山矿业分公司，河北 唐山 063000）

锚杆超前临时支护在煤巷的掘进过程中具有极为重要的作用，尤其在煤层埋藏较深，顶板压力大，煤体破碎的煤巷掘进中。T1493溜子道沿9煤层底板掘进，在溜子道掘进过程中存在大量的冒顶和迎头片帮现象，合理运用超前支护解决T1493溜子道掘进中的遇到的问题，保证工程安全按期完成具有重要意义。

T1493溜子道；冒顶；片帮；锚杆超前支护

一、T1493溜子道概况

1 T1493溜子道概况

T1493溜子道为回采T1493工作面时的出煤、进风、行人等系统的巷道，现阶段溜子道按25°上山掘进，在掘进过程中由于煤层受压力大，煤体破碎，掘进中经常有冒顶和迎头片帮的现象发生，严重影响溜子道的掘进速度且对安全生产构成严重威胁。T1493溜子道现阶段采用29U金属拱形支架支护，掘进中若上顶破碎或易抽冒时用撞楔料采用超前打撞楔方法控制好上顶。

二、支护选择

1 支护选择：

T1493溜子道在掘进到1000多米时，上山坡度角达到25°，出现大量的冒顶现象，迎头煤壁片帮非常严重，为了很好的控制片帮和冒顶现象，采用合理有效的支护方法至关重要。

三、超前锚杆的运用

1 超前锚杆的加固作用机理

软弱破碎煤岩体的变形和强度主要受节理的影响和控制，锚杆对节理煤岩体的加固作用主要表现在提高节理变形能力和抗剪强度两个方面。定义加固效果指标λ=1-τ/τS，τ为软软弱破碎煤岩体中节理本身的抗剪强度，τS为锚杆加固后节理的抗剪强度，η为锚杆横截面与含单根锚杆节理面的面积比。锚杆对软弱破碎煤岩体的加固效果与锚杆的安装角度（锚杆倾角）θ和η有关。锚杆作用于节理加固时存在锚杆最佳安装角问题，最大安装使锚杆的加固作用得到最大限度的发挥，煤层和断层破碎带中锚杆的最佳安装角为18°～22°之间。参数η对锚杆加固效果影响非常明显，节理的加固效果指标λ随着参数η的增大而增大，这意味着增加锚杆密度能大大提高节理抗剪强度，在煤层和断层破碎带中超前锚杆间距一般为200mm～400mm。

超前锚杆在软弱破碎煤岩体中布置，杆体长度应根据棚距和每循环的进度而定，可用下式估算，二掘区现有锚杆材料为Φ20mm×2200mm右旋等强锚杆，要通过计算结果验证二掘区现有锚杆是否可以用于超前支护。

式中：L—超前锚杆长度，m

L1—循环进度，m，一般每循环按两棚计算，即L1=2a，a

棚距，取0.6 m，

L2—杆外露长度，m，一般为0.1～0.2m

L3—杆体留在循环进度外煤体中的长度，m，一般≥0.4米。

代入数据 L = 1.2+0.2+0.4=1.8 m ，我区锚杆长度为2.2米，满足要求，可以用来超前支护。

2 工艺流程

打超前锚杆眼→扫眼→装药→安装超前锚杆→掘进机掘进→架棚→进行下一循环。

3 施工方法

（1）超前锚杆沿棚梁外边布置，间距为200mm～400mm，9号煤层较松软破碎，间距取200mm。

（2）用锚杆机打眼，要与巷道倾角保持在18°～22°之间，同一断面的锚杆要尽量平行，使其受力均匀，避免因受力不均造成锚杆损失失去应起的作用，锚杆杆体在煤体里的深度要够。

（3）去除眼里面的煤屑，安装锚杆，锚固。

四、迎头煤壁锚固

T1493溜子道上山坡度角达到25°，9煤层受压比较大且煤体破碎，造成迎头煤壁大量片帮，影响溜子道的掘进工作。我区现有帮锚杆型号为Φ20mm×2200mm右旋等强锚杆，为了确保支护达到预定效果，先对迎头煤壁支护所需锚杆进行计算，验证我区现有锚杆是否符合要求。

1 帮锚杆长度按下式确定：

式中： —两帮煤体非有效承载区宽度；

f—顶板（煤）普氏系数，f=1.6；

B—巷道有效跨度，B=4.5m

Z—帮锚杆伸出非有效承载区之外的额定锚固深度，一般按煤体硬度情况取Z=0.35-0.7m，这里取Z=0.5m。

通过计算，

L帮=1.255+0.5+0.1=1.855m

二掘区有锚杆长度为2.2米＞1.855米，可以使用。

2 锚杆间排距

锚杆间排距的几何平均数D:

式中：K锚—锚固方式系数，取K锚=1.1；K护—护顶方式系数，取K护=1.1；Ι—围岩完整性系数，选取值Ι=0.35；F—围岩普氏系数。

通过计算D=0.69m，取间距D间=0.65m，算出帮每排锚杆根数n：

n帮=3.1/0.65=5根

确定D间＝0.6m，按下式计算帮锚杆排距：

D排＝D2/D间=0.692/0.6=0.79m

取D排＝0.75m，按D≤1/2L校验帮锚杆排距：

帮锚杆：D间＜D排

＝0.75m＜1/2×2.2=1.1m，符合要求。

3 迎头锚固

通过上面的验算，我去帮锚杆完全可以应用到迎头煤壁的锚固，通过对迎头煤壁的锚固，迎头作业环境得到根本的改变，掘进速度加快，取得理想的效果。

五、取得的效果

T1493溜子道在没进行超前支护时，存在大量的安全隐患，严重制约了溜子道的掘进速度。通过锚杆超前支护方法，解决了冒顶和煤壁片帮的问题，为安全生产提供了保障，工作面掘进速度和质量得到根本的改变。这次超前支护方法的运用取得了巨大的效果。

[1]开滦矿区回采巷到锚杆支护设计与围岩稳定性预测专家系统研究报告[R]．开滦矿务局．

TD82 < class="emphasis_bold"> 文献标识码：A

A