高应力大断面煤巷锚网（索）联合支护技术应用

黎卫星

摘 要：根据锚网（索）联合支护技术特点和红岩煤矿2606N3段工作面收尾工程情况，应用临时支护、锚网（索）联合支护方式对大断面回采巷道进行支护，并观测矿压。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他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效益和社会效益。

关键词：高应力；大断面；煤巷锚网；联合支护技术

中图分类号：TD353+.6 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.135

煤矿建设和生产的集约、高效发展对煤矿井下采掘机械化程度提出了更高的要求。为满足设备安装、通风、行人、运输等需求，巷道断面不断扩大。在现代化矿井中，大断面巷道、酮室比比皆是，回采巷道断面也同样在增大，大断面巷道支护必须选择合适的支护方式。目前，锚杆、锚索等联合支护技术被成功地应用于大断面矩形巷道中，并取得了良好的效果。

1 工程概况

红岩煤矿2606N3段工作面位于2606材料上山北翼，工作面斜长170 m。机巷底板标高为+316～+327 m，存在0.1～0.15 m伪顶，岩性为黑色砂质页岩。直接顶为灰黑色页岩，厚4.97 m。该煤层为二迭纪龙潭组的K1（6#）煤层，平均厚度1.8 m，属中厚煤层。中部含0.5～1.5 m厚的黑色夹矸。该工作面煤层倾角为10°～25°。2010-10，相关单位进行了局部收尾，共回撤了17架支架；2011-01进行了大收尾，回撤了剩余的90架支架。在本次收尾工程中，工作面切割采用了锚网（索）联合支护技术，取得了良好的效果。

2 支护设计

2.1 支护方案

根据原煤炭部围岩分类标准，2606区N3综采工作面顶板破碎，压力大，巷道变形严重，支架损坏严重，两帮及顶板压力明显，煤层中存在高应力。针对2606区N3综采工作面高应力、大断面这一特点，回收时，该工作面切割支护选用锚网（索）联合支护，并进行单体液压支柱配π型钢棚加强支护。

2.2 锚杆长度的确定

按悬吊作用理论计算锚杆的长度，则有：

L=kH+L1+L2. （1）

式（1）中：L为锚杆长度，m；K为安全系数，一般取2；H为软弱岩层厚度，取0.7 m；L1为锚杆的有效长度，一般取500 mm；L2为锚杆的外露长度，一般取100 mm。

将以上数据代入式（1），可得L=2×0.7+0.5+0.1=2 mm。

2.3 锚杆间、排距的确定

锚杆间、排距根据每根锚杆悬吊岩石载荷大小确定，即锚杆悬吊岩石载荷等于锚杆的锚固力。通常，锚杆间、排距按等距布置，在考虑安全系数的情况下，锚杆间、排距为：

a，b≤（Q/KγH）?. （2）

式（2）中：a为锚杆间距，m；b为锚杆排距，m；Q为锚固力，根据拉拨试验取60 kN/根；K为锚杆安全系数，一般取2；γ为被悬吊岩石的密度，取29 kg/m3；H为软弱岩层厚度，取0.7 m。

将以上数据代入式（2），可得a，b≤（60/2×29×0.7）?=0.74 m。

考虑到6#煤层的顶板情况，确定锚杆间、排距为600 mm×700 mm。

2.4 锚杆直径的确定

选用钢筋锚杆，遵循锚杆承载力与锚固力等强度原则，根据《煤矿巷道支护技术》，锚杆直径D按下式计算：

D=1/110×L. （3）

将相关数据代入式（3），可得D=18 mm。

3 施工工艺及技术措施

3.1 锚网（索）联合支护施工工艺

锚网（索）联合支护工作需要一个循环接一个循环进行。

3.1.1 铺网方式

从工作面最下端（机巷）开始，当割煤机下滚筒向上推至1.2 m时停止，然后开始铺设锚网。铺网的具体步骤为：先铺设第一段1.2 m×0.6 m空间的锚网，然后在锚网下面加1.2 m的铰接梁（铰接梁右边留0.3 m，左边留0.2 m），再在铰接梁的两头打上液压单体，单体要与梁子和地板垂直。第一段锚网铺设好后，再开启割煤机继续向上作业。当下滚筒向上推至1.2 m时停下铺设后面第二段1.2 m×0.6 m空间的锚网。锚网铺好后，接着前一根铰接梁架设第二根铰接梁，铰接梁一头铰接在前一根铰接梁端，并用水平契契紧，然后再在另一头打上一根单体。按照上述步骤一段一段地铺至补掘溜子道上帮以上5 m的位置处。

3.1.2 打锚杆方式

当锚网按要求铺设完毕后，割煤机停止回采，下面锚网铺设段开始打锚杆。从工作面下端（机巷）开始，以间、排距0.6 m×0.7 m的规格打锚杆。打好一组眼子后，加锚梁和托板锚，一组接一组地向上打完锚网铺设区域。锚粱朝工作面倾向方向上架设，每根锚梁搭接的接头留150 mm，即前、后两个锚梁的接头重叠在一起有150 mm，并穿在一起用同一根锚杆锚固。

3.1.3 打锚索方式

从工作面下端（机巷）开始，以2 m×2 m的规格打锚索。第一个循环宽度只有0.6 m，因此，第一个循环只沿工作面倾向上每隔2 m打一个锚索。当工作面向前推进的距离达到2 m时，再沿工作面倾向上每隔2 m打一个锚索，锚索下面加大托板和锚具锚固。

3.1.4 注意事项

当第一个循环的锚网（索）支护施工完成后，再撤除所有铰接梁和单体。等工作面移架进入下一个循环后，锚网（索）支护施工也跟着进入到下一个循环。按照以上操作步骤一个循环接一个循环推进。

3.2 锚网（索）联合支护施工要求

3.2.1 铺网要求

铰接梁间的接头要搭接好，保证每张网之间的搭接余量在150 mm以上，且单体必须与工作面底板垂直。

3.2.2 打锚杆要求

眼子要与工作面顶板垂直，眼子深大于2 m，每个眼子2条锚药，锚杆外露长度为30～50 mm。

3.2.3 打锚索要求

工作面一共需要打5排锚索，前2排锚索需要8 m的锚索，眼子与工作面顶板呈70°夹角，眼子深大于8 m，朝煤壁方向倾斜；中间2排锚索需要6 m的锚索，眼子要与工作面顶板垂直，眼子深大于6 m；最后一排锚索需要6 m的锚索，眼子与工作面顶板呈70°夹角，眼子深大于 6 m。每个眼子3条锚药。

4 结束语

综上所述，综采开切眼大断面采用锚杆支护替代木抬棚支护优越性明显，且技术上先进，经济上合理，施工速度快，采面的准备时间短，便于设备安装，工人的劳动强度大大降低，巷道施工安全、可靠，成本较低，具有较好的经济效益。

参考文献

[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]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.

〔编辑：刘晓芳〕