复合顶板回采煤巷支护技术研究

袁有江

摘要：近年来，复合顶板回采煤巷支护技术得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了煤矿复合顶板支护体系及其重要性，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就复合顶板回采煤巷支护技术展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：复合顶板；回采煤巷；支护；技术

一、前言

作为一项实际要求较高的实践性工作，复合顶板回采煤巷支护的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对复合顶板回采煤巷支护技术的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的最终整体效果。

二、概述

煤矿随着矿井不断向深部延伸，巷道埋深不断增加，巷道顶板多以易变性的厚层复合顶板形式存在，回采煤巷在掘进的过程中，厚层复合顶板、围岩性质软弱、应力集中突出等情况屡次出现，其中在430西翼里段、430采区南翼、530深部区域，直接顶、老顶为粉砂岩与中砂互层，岩石单轴抗压强度较小，普氏硬度系数3-7，且易风化，在掘进、回采过程中，矿压显现较明显，巷道维护困难、返修率高。在高应力复合顶板条件下，沿煤巷道在掘进期间，由于煤层较软弱，顶板应力集中显现，易离层，巷道围岩的变形量均较大，在此情况下，从提高围岩力学参数控制围岩变形量的角度出发，宜采用抗剪强度大、延伸率高的高预应力锚杆、锚索、铁丝网等组成的联合支护技术。因此，针对4312皮带顺槽厚层复合顶板沿空掘巷掘进过程中，开展高应力复合顶板煤巷锚网索支护技术分析。

三、煤矿复合顶板支护体系及其重要性分析

首先对于复合顶板而言，它的形成是具有一定的條件的，一般情况之下需要满足如下四个方面的条件：①煤层的有着十分分明的层位，且每一层的岩性岩层都存在着一定程度上的差异；②岩层与岩层之间有着较为清晰的分离面，在分离面之中夹有一定的煤线或者薄煤层软弱岩层；③一般情况下，复合顶板都较易发生下沉位移、断裂以及冒落等现象；④就下沉速度而言，软硬岩石表现出不同步性。对于复合顶板支护来说，它主要是一种结构体系，因此它需要符合稳定以及变形的相关要求。进行对于复合顶板支护的设计，首先要做的就是优化选择有效的复合顶板支护型式，而对于复合顶板支护型式的选择需要遵循多项指标，主要是相关的地质条件、适应其周边环境所要满足的要求、不同支护型式所具有的不同特点以及其相应的造价。一般情况下，如果地质条件较为良好，且适应其周边环境所要满足的要求相对宽松，那么所采用的支护型式应该偏柔性，例如土钉墙等；但如果其适应其周边环境所要满足的要求较高时，就应该采取偏刚性一点的支护型式，例如排桩以及地下连续墙等，因为这类支护型式可以有效的进行对于水平位移的控制。于此相对应的是，对于相应的支撑型式来说，当地质条件并不理想，且适应其周边环境所要满足的要求较高时，如果采用锚杆的话，就会极易对其周边的土体造成一定程度上的扰动，不仅如此，还对其周边的环境安全造成一定的影响。

四、复合顶板回采煤巷支护技术

（一）支护方式确定

许厂煤矿4312皮带顺槽沿煤层顶板掘进，煤层顶板具有成层性，顶板破坏从离层开始，继而造成顶板移近，所以煤巷顶板锚杆支护的主要作用是抑制顶板离层，再次是将已经离层的顶板围岩悬吊在其上方较稳定的岩层上，预应力锚索是将锚索埋入岩层深部进行预加应力的一种支护技术，可以传递主体结构的支护应力至深部稳定岩层的主动支护方式。另外，由于预应力锚索具有一定的柔性，因此，可以在有限的巷道空间内深入至较深的钻孔内进行锚固，这是其它支护形式无法比拟的。因此，许厂煤矿根据开采技术条件和现场实际围岩条件确定了锚网索联合支护。

（二）锚网索联合支护参数设计

顶部采用规格为φ20×2400mm高强左旋无纵筋螺纹锚杆，锚杆间排距为1000mm×800mm，每排2根，配加规格为长×宽×厚=4400mm×100mm×10mm的T型钢带，顶板金属网每排使用一张由10#铁丝编制的规格为4800mm×1000mm菱形铁丝网，顶板每排均打锚索。每排钢带的钢绞线均打设在一、三、五孔内。其中，第一、五孔内钢绞线分别向两帮倾斜布置，与顶板垂直方向夹角15°，第三孔内钢绞线垂直顶板打设。钢绞线使用φ17.8mm低松弛预应力左旋钢绞线，长度不小于8000mm。

两帮采用φ18×2400mm的20MnSi螺纹钢锚杆支护，每帮布置5条；锚杆间排距700mm×800mm；配备2600mm×1800mm的菱形铁丝网，两帮上部采用2300mm×80mm的异型钢带，每条钢带布置4个孔，下部用800mm×80mm异型钢带与上部帮钢带穿孔压接使用。

（三）矿压监测与数据分析

为掌握巷道采用锚网索联合支护后的围岩活动规律和支护效果，并为今后进一步改进和优化锚杆支护参数提供依据，观测了巷道在掘进期间的围岩表面位移和顶板离层情况。巷道开始掘进后，巷道两帮、顶底板移近均较快；在巷道揭露15d左右，巷道围岩变形速度逐渐减缓，表明巷道围岩变形已渐趋于稳定。顶底板移近量约160mm，其中顶板下沉量130mm，顶底板变形以顶板下沉为主；两帮移近量约164mm，复合顶板回采煤巷围岩控制取得了很好的效果。巷道围岩暴露后，顶板离层随时间缓慢增加，但很快趋于稳定，主要以浅部离层为主，深部基本无离层，且总的顶板离层值控制在10mm以内；由此可见，复合顶板回采煤巷采用的锚索网联合支护很好地控制了巷道围岩变形，保证了巷道的安全，可靠性较高。

五、结束语

综上所述，加强对复合顶板回采煤巷支护技术的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的复合顶板回采煤巷支护过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

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