“锚网喷+U型棚”复合支护在高应力煤巷中的应用

2014-07-01郭建彪张世泰

河南科技 2014年4期

关键词：锚网淮北安徽

郭建彪张世泰

（1.安徽淮北煤电技师学院，安徽淮北 235000；2.安徽矿业职业技术学院，安徽淮北 235000；3.淮北矿业集团公司生产管理部，安徽淮北 235000）

“锚网喷+U型棚”复合支护在高应力煤巷中的应用

郭建彪1，2张世泰3

（1.安徽淮北煤电技师学院，安徽淮北 235000；2.安徽矿业职业技术学院，安徽淮北 235000；3.淮北矿业集团公司生产管理部，安徽淮北 235000）

淮北矿业祁南煤矿721采煤工作面机巷是高应力巷道，围岩强度低，应力大，巷道变形破坏较严重，严重影响正常开采。本文针对721采煤工作面机巷里段的支护现状，分析了其变形破坏的原因，对该机巷以后掘进支护针对性地采取了“锚网喷+U型棚”复合支护措施，提高了围岩强度和支护强度，有效控制了巷道的变形和破坏。

高应力；“锚网喷+U型棚”复合支护；巷道围岩控制

1 工程概况

72煤层位于下石盒子组下部，上距71煤层1.5～21m，平均7m左右，是祈南矿井主要可采煤层之一。煤层厚度0～7.36m，平均2.64m。以中厚煤层为主，结构较复杂，属较稳定煤层。顶板主要为泥岩，北部有中砂岩、粉砂岩分布，南部粉砂岩零星分布。底板主要为泥岩，局部相变为粉砂岩。

721 机巷先掘进里段，初始采用U29型钢棚支护，巷道净宽度为3.5m，净高2.8m,棚距为600mm，塘柴笆片腰帮过顶。该巷道里段施工后，经测定其围岩变形量如下：每帮移近量平均为0.3m，顶板下沉量0.4～0.6m，巷道底臌量0.3～0.5m，局部底臌量甚至达到1m以上，出现严重的变形。

煤岩层综合柱状图

2 围岩变形破坏原因分析

由于721机巷的围岩性质较差，受到高应力作用后，巷道两帮移近量、顶板下沉量、底臌量都很大，出现全断面收缩。根据721机巷里段支护状况，该巷道严重变形破坏的原因是多方面的。主原因有以下几个方面：（1）构造应力的作用。由于721工作面位于王楼背斜轴部，工作面外围和内部发育有BF10、BF13、F3等断层，存在着较大的构造应力，巷道受水平构造应力的影响非常严重。（2）围岩强度低，承载能力差。由于该煤层顶底板主要是泥岩，强度比较低，其承载能力较差，围岩强度低是造成该巷道顶底板变形破坏的主要因素。（3）支架支护强度不够。由于该机巷里段开始采用的是U型棚支护，支架与煤层、围岩接触不实，造成整体支护强度不够。（4）应力集中点加固不够。采用U型钢棚支护时，对巷道底脚、肩窝和中顶等处没有采取有效的加固措施，容易导致顶板下沉量加大，甚至破坏、棚退扎底、搭接处损坏，甚至导致棚梁和棚退扭曲。

3 巷道支护改进方案

根据721采煤工作面机巷里段的支护现状分析和变形破坏原因分析，在后段巷道支护采用了“锚网喷+U型棚”复合支护措施，有效地控制了围岩的变形和破坏。

3.1 “锚网喷+U型棚”复合支护机理

U型钢棚具有先柔后刚特征，具有一定的可缩量，在较大围岩压力作用下，允许围岩有一定的变形量，以释放围岩压力，当支架收缩到一定程度则变成刚性支护体，阻止围岩的继续产生变形；围岩内打入锚杆，可起到加固围岩，提高围岩自承能力的作用，围岩在锚杆的作用下形成组合拱，并与金属网、喷层形成一个共同承载体，共同承载围岩压力，保证了巷道的安全稳定性。

3.2 支护参数

（1）锚杆使用长3.0m，φ20mm左旋无纵筋高强螺纹钢锚杆，两帮使用长2.0m，φ20mm左旋无纵筋高强螺纹钢锚杆，锚杆排距为800mm，间距为600mm，全长锚固。（2）金属网规格为：采用直径φ4.5mm的盘圆钢筋焊接而成，网幅为1 000mm×800mm，网格为100×100mm。（3）喷浆配合比为水泥：沙子：石子=1∶2∶2，掺加4%的速凝剂，水灰比为0.45，巷道喷层厚度为100mm。每米巷道使用42.5#普通硅酸盐水泥0.8吨，3～5mm石子1.2m3，中粗砂1.3m3，混凝土强度为10Mpa。

3.3 施工工艺过程

巷道掘进成型后→首先架设前探梁，进行临时支护→紧接着挂网，网要压茬连接，压茬长度为100mm，并做到每道必连且连接牢实→然后打锚杆眼，锚杆眼位置要准确，眼位误差不得超过100mm，眼向误差不得大于15°；锚杆眼深度要以比锚杆杆体长度短50mm为宜；打眼及安装锚杆时应按照由外往里、先顶后帮的顺序依次进行→紧跟迎头安装锚杆和复合托盘→然后架设U型钢支架→最后喷射混凝土。

3.4 支护效果

为了检验支护效果，在现场工业性试验中进行了巷道表面位移监测。在721工作面机巷试验段设置了4个测站进行巷道表面位移量观测。经过实际观测得知两帮的平均位移量均在0.1m以下，顶板下沉量小于0.15m。总体来看，未出现大的顶板下沉、缩帮、和底臌等现象，巷道成型好，围岩变形量小，大大减少了巷道以后的修复率，节省了巷道修复成本。