大断面煤巷锚网索联合支护技术的应用

徐仪昌，靳卫刚

（山西天地王坡煤业有限公司，山西 晋城 048021）

大断面煤巷锚网索联合支护技术的应用

徐仪昌，靳卫刚

（山西天地王坡煤业有限公司，山西 晋城 048021）

根据锚网索联合支护技术特点及3205回风顺槽工程概况，应用临时支护、锚网索联合支护方式进行大断面回采巷道支护，并建立矿压观测。观测和实践结果表明，锚网索联合支护技术适用于大断面煤巷的掘进，该技术已在王坡煤矿其它采准巷道得到了广泛应用，为安全生产提供了可靠保障，并取得了良好的经济、社会效益。

大断面；煤巷；锚网索联合支护；矿压观测

随着煤矿建设和生产向着集约高效方向发展，煤矿井下机械化程度等方面要求均有提高，为满足设备安装、通风、行人、运输等巷道断面在不断增大。现代化矿井中大断面巷道、硐室比比皆是，回采巷道断面也同样在增大，大断面巷道支护须选择合适的支护方式，目前很多矿井采用锚杆、锚杆锚索等联合支护技术成功地应用在大断面矩形巷道中，并取得了良好的效果[1]。

1 锚网索联合支护特点

锚网索联合支护属于主动支护，具有快速、安全、优质、经济高效的特点，大大降低支护成本，提高支护效果及掘进速度，是矿井支护工艺的发展趋势[2]。锚杆支护作为主动支护，具有悬吊、加固煤岩体，并在锚固区内形成拱、梁、壳等结构，有效改善锚固区范围内的围岩力学性能及应力状态，控制锚固区内的围岩离层、破裂、滑动、裂隙扩展等，使围岩受压状态由两向转变为三向，起到主动加固围岩体的作用，再配合托盘、金属网及W钢带等护表构件，更有利于锚杆预应力的扩散，对支护效果进一步提高[3]。锚索比锚杆有着更强的抗拉、抗剪能力，同样具有悬吊作用、挤压加固作用，使顶板由锚杆支护形成的组合梁得到进一步加强，并将其稳稳地悬吊在上部直接顶或老顶内。在大断面巷道中，锚索补强配合锚杆将围岩的应力向围岩深部转移；锚索支护提供给巷道顶板的预紧力和它的高承载能力，使得锚索还具有减跨、控制顶板下沉、限制围岩变形破坏，实现主动支护作用，通过托盘、金属网将预紧力扩散，实现巷道高质量的支护效果[4-7]。

2 工程概况

山西天地王坡煤业有限公司3205回风顺槽为二采区3205工作面的回风巷，沿3号煤层底板掘进，以22°24′10″方位角向集中回风巷北布置，设计工程量为2 028 m，标高为+550～+610 m，平均埋藏深度约为595 m。该区平均煤厚为5.97 m，以亮煤为主，煤层内生节理、裂隙较发育，局部煤质松软破碎，含有两层夹矸，煤层稳定，全区可采，煤层倾角为2°～10°，平均为6°。伪顶为黑色、质软、炭质泥岩，约0.3 m厚，直接顶为砂质泥岩，灰黑色，夹薄层泥岩，平均厚度4.00 m。水文地质条件较简单，涌水来源主要为3号煤层上覆砂岩和粉砂岩等裂隙水，此含水层主要以静水量为主，在掘进时，该裂隙水将通过锚杆、锚索孔、煤岩裂隙而渗入巷道。预计掘进时单巷涌水量为1～2 m3/h。

3 巷道支护

3205 回风顺槽设计断面为矩形,规格:宽×高= 4.5 m×3.4 m，掘进断面为15.3 m2。

3.1 临时支护

采用2根4.0 m长的8号槽钢做前探梁，用永久支护锚杆悬吊于顶板，前探梁与锚杆之间使用专用吊环连接,前后前探梁吊环排距为2 m，然后用大木茬（300 mm×150 mm×200 mm）在吊环内把前探梁背紧、背实。前探梁迎头采用三块长3 800 mm、宽300 mm、厚50 mm木板护迎头帮，见图1。

3.2 永久支护

3.2.1 永久支护形式

3205 回风顺槽采用锚网索联合支护技术进行支护，永久支护图，见图2。

3.2.2 支护材料及参数

锚杆采用BHRB500材质、22号左旋无纵筋螺纹钢筋杆体。顶锚杆每排5根，长2 400 mm，间距950 mm、排距1 000 mm；帮锚杆排距为1 000 mm，每帮每排4根锚杆，间距900 mm，巷帮上部锚杆距顶距离为300 mm，巷帮下部锚杆距底距离为400 mm。锚杆垂直于顶板、巷帮施工，预紧力矩400 N·m。锚杆托板采用高强度拱型托板，托盘规格为150 mm×150 mm×10 mm，配合高强度球型垫圈和塑料减摩垫片。

W形钢带规格：顶钢带宽度为280 mm，厚度为4 mm，长度为4 100 mm；帮钢带四边压棱，尺寸为300 mm×460 mm×4 mm。

金属网：顶网片规格为4 900 mm×1 200mm，帮网片规格为3 400 mm×1 200 mm，材料为10号铅丝，网孔50 mm×50 mm，搭接长度不小于100mm。

3.2.3 特殊地段巷道支护

在顶帮围岩破碎，层理、裂隙发育地段，在正常锚网支护的前提下，采用打超前锚杆锚索、补打锚杆锚索、缩小锚杆锚索间排距等方式来增强支护强度，控制顶帮围岩。巷道每超宽500 mm补打1根锚杆，超宽1 000 mm补打一根锚索；当巷高3.6～ 4.5 m，应该在距正常巷帮顶部锚杆800～1 000 mm位置补打1根单体锚杆；当巷道超高至4.5～5.0 m时，应该在巷帮超高位置补打2～3根单体锚杆，每排打2根锚索。

4 矿压观测

4.1 观测点布置

巷道开始施工后，必须对锚网索联巷支护进行效果监控，采集矿压观测数据进行分析，并及时反馈信息，以便完善支护设计。采用均匀布置测点与随机布置测点相结合的方法对巷道稳定性进行监测，巷道每隔30～50 m设置1个巷道位移测点，并在顶板中部安设1个顶板指示仪，对于巷道围岩条件差、遇构造带、高冒带等特殊地段应增设观测点。

4.2 观测结果分析

4.2.1 顶板离层仪观测结果分析

由表1可知，巷道掘进期间，顶板离层量相对不大，一般在2～24 mm范围内，锚固区内离层值大于锚固区外离层值，说明顶板离层主要在锚固区范围内，即锚杆锚固区外与锚索锚固区内顶煤发生了少量离层，锚索锚固范围外离层较小，顶板较为稳定，锚网索联合支护有效地控制了巷道顶板离层。

4.2.2巷道位移量观测结果分析

采用“十字”交叉法测定巷道位移量，根据观测结果，采用具有代表性的2组观测点的巷道位移量进行数据分析。取测点2、测点6的巷道变形观测结果位移曲线图，见图3-图4。

根据观测，测点2的两帮位移量为190 mm、顶底板移近量为145 mm，最终断面为16.005 6 m2，测点6的两帮位移量为160 mm，顶底板位移量为118 mm，最终断面为15.503 6 m2。从图3-图4可以看出，在观察期前20 d左右巷道掘进顶底板及两帮移近量量及移近速度速度较大，顶底板移近量及移近速度明显高于两帮移近量及移近速度，随后巷道顶底板及两帮移近量均明显减小，观测30～40 d左右巷道变形量较小，最后趋于稳定。

通过巷道矿压监测分析，顶底板变形量较大，顶板下沉主要发生在2 m厚的顶煤中，但顶底板移近量均小于150 mm，两帮移近量小于200 mm，巷道位移量在有效控制范围内，能够满足回采需要，说明锚网索联合支护技术已成功地运用在3205回风顺槽支护中。

5 结束语

采用锚网索联合支护对大断面、厚煤层回采巷道进行支护，该技术能有效控制巷道顶煤下沉及两帮收缩量，保证巷道断面满足回采需要，实现了主动支护，为安全生产提供了可靠保障，具有很大的推广意义。

[1]张晓栋，王俊峰.锚网索联合支护技术在半煤巷大断面中的应用[J].西部探矿工程，2012，24（12）：86-89.

[2]邬宗文.锚网索支护技术在软岩大断面中的应用[J].西安科技大学学报，2010，30（4）：417-420.

[3]康红普，王金华，林健.煤矿巷道支护技术的研究与应用[J].煤炭学报,2010，35（11）：1809-1814.

[4]张哲瑞.锚网索联合支护在大断面托顶煤切眼中的应用[J].煤炭科学技术，2010，38（2）：22-24.

[5]赵洪亮，李晓军.大断面松软煤顶巷道锚网支护技术探讨[J].矿山压力与顶板管理,2002（3）：37-40.

[6]康红普，林健，吴拥政.全断面高预应力强力锚索支护技术及其在动压巷道中的应用[J].煤炭学报,2009,34(9)：1153-1159.

[7]陈小磊，刘志蒙，张著飞，等.大断面软岩巷道支护技术及矿压显现规律研究[J].中国煤炭，2012，38（12）：48-51.

Application of Bolt-mesh-anchor Combined Supporting Technology in Large Cross-section Roadways

XU Yichang,JIN Weigang
(Tiandi Wangpo Coal Co.,Ltd.,Jincheng 048021,China)

According to the features of bolt-mesh-anchor combined supporting and the project profile of No.3205 return air crossheading,temporary support and the bolt-mesh-anchor combined supporting are used in the large cross-section roadways.By mine pressure observation,the results show that the combined supporting is applicable to the large cross-section roadway driving.The technology has been widely used in other roadways of Wangpo Mine and,which could provide reliability for safety production and has achieved ideal economic and social benefits.

large cross-section;coal roadways;bolt-mesh-anchor combined supporting;mine pressure observation

TD353

A

1672-5050（2015）01-0058-04

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.01.019

（编辑：武晓平）

2014-10-17

徐仪昌（1988-），男，河南周口人，硕士，助理工程师，从事煤矿开采技术工作。