锚网索+钢带复合支护在郓城煤矿中的应用创新

徐冬

摘 要：受地质构造和多次动压影响的巷道支护问题一直是郓城煤矿安全开采所面临的难题之一。本文针对郓城煤矿1300工作面、1301工作面两顺槽为主要研究对象，通过传统支护方式与复合支护方式的对比，提出了支护方案优化和创新策略。肯定了锚网索+钢带复合支护方式在郓城煤矿中的应用可行性。

关键词：郓城煤矿；支护形式优化；回采动压；应用创新

锚网索+钢带复合支护方式起步于20世纪90年代，是煤炭行业安全发展的必然结果。其优势在于提高了巷道的整体安全性，减少了支护材料使用从而降低了成本。本文通过山东郓城煤矿井田某断面的支护方式分析，将传统支护方式与锚网索+钢带复合支护方式进行对比，肯定了复合支护的重要性。并从工程特点出发，分析了郓城煤矿井田的支护策略，以确保煤炭开采安全。

1 郓城煤矿基本状况分析

郓城井田位于巨野煤田最北端，南部毗邻郭屯井田。井田行政区划归郓城县管辖。本井田含煤地层为山西组和太原组，共含煤26层， 其中山西组含煤2层（2、3（3上、3下）），含煤地层总厚平均213.60m。井田内煤层平均总厚10.15m，含煤系数4.5%。3煤层是主采及首采煤层，平均厚6.87m，占煤层平均总厚的68%。本井田的可采及局部可采煤层主要在山西组，有煤2和煤3两层，其中煤3局部分叉为3上和3下。井田内可采及局部可采煤层煤层赋存标高一般在-400～-1500m之间，东部个别地段受断层影响可达-1800m。井田内主要煤炭资源量集中赋存于-1000m水平以浅。

矿井内1300工作面走向长度1255m，工作面长度100m，该工作面最大埋藏深度940米，平均埋深900m，开采深度大，地应力大，地质构造复杂、断层多，巷道围岩变形剧烈，巷道变形严重，深部巷道地应力增加，导致围岩岩性恶化，围岩塑性区和破坏区范围增大，巷道维护困难，因此，应积极采取新型支护和联合支护形式。

2 郓城煤矿巷道断面支护形式及存在问题分析

2.1 支护形式

以1300工作面、1301工作面顺槽巷道断面为例。该巷道断面为矩形断面，胶顺净宽×净高=4.8m×4.0m， 断面积=19.2㎡；轨顺净宽×净高=4.5m×4.0m，断面积=18㎡。原支护形式为顶板支护和帮部支护。

①顶板支护：顶部锚杆为φ22mm，l=2500mm锚杆配W型钢带进行支护，顶板铺设？6金属网和双抗网，金属网网格100×100mm。锚索“323”式点锚布置在顶板， 锚索规格：？21.6L6300mm，间排距1800×1000mm。

②帮部支护：帮部使用锚杆为φ20mm，l=2500mm等强锚杆配钢筋梯、双抗网进行支护，锚杆间排距均为800mm。

2.2 存在问题

为分析郓城煤矿巷道支护中存在的问题，以提出优化方案。工作人员对顺槽巷道的顶底板移近和两帮变化值进行了统计。具体过程如下：选取工作面顺槽巷道80—200m范围内的巷道区间，采用十字布点法和顶板离层仪法综合检测此段范围巷道在工作面回采推进时巷道顶板下沉和巷道两帮内挤情况。其中，1300工作面和1301工作面顺槽均出现了不同程度的损坏，局部巷道出现顶板下沉，两帮收缩等剧烈变形，在施工过程中先后进行了挑顶、扩刷、补打锚索、支设木垛等返修支护。这说明原巷道的支护方案不能满足巷道的使用要求。初步分析认为，锚杆、锚索的支护方案与现场条件不适应，支护刚度低，没有充分发挥锚索的主动支护作用，不能有效控制围岩离层与破坏，围岩强度与完整性丧失过大。支护方案优化具有必要性。

3 支护方案的优化

3.1 锚网索梁联合支护基本原则

受郓城煤矿井田自身地质条件和多次动压的影响，传统的支护方式需要进行适当的调整。锚网索+T型钢带的复合支护方式可有效改善矿井工作环境，减少材料浪费并且具有较高的安全系数，因此其应用具有必要性。在支护过程中，应遵循的整体原则为：以爆破手段进行掘进时要采用一定的辅助手段防止巷道变形；以施工工程特点为前提进行锚杆排列和设计；郓城井田铺网方式为从顶板中部向两边铺。

3.2 郓城煤矿锚网索+T型钢带复合支护方案及效果

根据上述工程状况，提出优化后的支护方案为：锚网索+T型钢带复合支护。

①顶板支护：顶板铺设？6金属网，取消双抗网，金属网网格60×60mm。T型钢带配合锚索用于顶板，T型钢带规格为4000×140×10mm，T型钢带硬度较W型钢带高。锚索“333”式矩形布置，间排距1800×1000mm，锚索规格：？21.6L7300mm；顶板锚杆点锚支护。

②两帮铺设双抗网，锚杆配合钢筋梯两帮使用等强螺纹钢锚杆配钢筋梯支护，帮部底板向上1500mm、2900mm位置各施打1根？21.6L4300mm锚索加强帮部支护，排距1000mm。

低帮实体加固：对巷道内的低帮实体处应采用高强预拉力刚锚杆+钢带复合支护方式。其中：锚杆间距为600mm、锚杆排距为800mm，锚固力应不小于100kN。

③煤柱支护：要求施工人员在煤柱侧以三排锚杆为单位布置高强预应力锚索桁架支护系统+220m的槽钢架梁，以确保煤柱的稳固性。其中，锚索的孔距约为210m、钢绞线的夹角约为45b，并将二者用桁架连接器连接。该工程中，采用长锚固定，锚应力为90kN。

④整体注意事项及施工效果。山东郓城矿井煤炭软质煤炭较多，稳定性不高，同时顶板的完整性差。施工过程中如出现煤矿巷道的顶板或帮底破裂，可使用短锚杆超前支护防止其恶化。施工实践证明，锚网索+T型钢带复合支护方式能够有效的减少以往支护中的不安全因素，确保施工人员安全。

4 总结

山东省郓城煤矿井下煤层埋藏深，巷道压力较大、出水量大，地质构造复杂，煤岩层破碎，巷道变形大，严重影响巷道推进进度和施工安全。因此巷道的支护形式需不断的创新发展，从而减少返修工程量、减少经济投入，确保施工安全，具有重要意义。

参考文献：

[1]何尾根.锚网索梁喷联合支护在巷道过断层施工中的应用[J].中州煤炭，2011，3（4）：71-73.

[2]黄宜.锚网索梁联合支护在深部软岩大断面巷道中的应用[J].山东煤炭科技，2012，1（1）：91-93.