急倾斜极软煤层锚杆支护技术的应用

魏永启

（兖州煤业股份有限公司，山东 邹城 273500）

1 矿井概况

柴达尔煤矿位于青海省海北藏族自治州刚察县北部与祁连县相邻的地带，井田东西走向4.5km，南北倾斜平均宽0.25～0.65km，井田水平面积约1.8km²，斜面积2.8km²。M1煤层为矿井主要可采煤层，煤层厚度16.47～66.57m，煤层倾角50～70°，煤层普氏硬度系数0.5，全区可采。煤层顶底板强度低，裂隙发育。其顶底板岩性特征详见表1。

矿区位于祁连山褶皱挤压带中段，大通河中游中新生带构造拗陷中。矿区处于哈达～呼达斯不对称向斜的中段北翼，展布方向为NW-SE45°，倾向SW，呈一走向变化趋势受南F0转折形态控制的单斜构造。地层倾角由西向东逐渐变陡。地表煤岩层产状局部变化较大，至深部渐趋稳定，矿区内走向上未发现明显的褶曲。井田内主要断层详见表2。

表1 M1煤层顶底板岩性特征表

2 巷道支护试验方案

2.1 试验巷道概况

试验地点：3750工作面运输顺槽和回风顺槽距切眼50～100m范围。

3750工作面面长10～18m，推进长度220m，采用炮采滑移顶梁放顶煤工艺开采，采煤高度2.4m，放煤高度7.2m。

2.2 巷道断面设计

巷道净断面按支护最大允许变形后的断面进行设计，同时巷道净高、净宽要符合现行国家标准《煤矿巷道断面和交岔点设计规范》的有关要求。据此选用矩形巷道，设计净宽2.5m，净高2.1m，巷道净断面积为5.04m2。巷道断面见图1。

表2 主要断层（推覆体）一览表

图1 巷道设计断面图（单位：mm）

2.3 巷道支护参数

采用锚网支护方式，锚杆选用管缝式锚杆，锚杆间排距700×700mm。金属网选用菱形金属，采用对接方式进行连接，每一扣相隔100mm，当顶板、帮部的岩石或煤层较为破碎时，则金属网采用搭接方式进行，搭接长度为50mm，每一扣相隔200mm，采用12#铁丝双股绑扎。

（1）锚杆长度

按巷道围岩松动圈理论计算锚杆长度：

式中：

L-锚杆全长，m

B-组合拱厚度（根据围岩松动圈值，取1.1m）；

D-锚杆间排距，0.7m；

L1-锚杆外露长度，m（锚杆外露不计）；

根据计算及现场锚杆拉拔力测试结果，确定锚杆长度为1.8m。

（2）锚杆间距、排距

① 按加固拱原理计算锚杆间距：

式中：

D-锚杆间距，m；

L-锚杆全长，m。

② 按经验公式计算锚杆间距：

式中：

D-锚杆间距，m；

N-围岩影响系数，取1.1。

根据计算，考虑巷道实际状况，确定锚杆间排距为0.7m。

3 矿压观测

为检验巷道锚杆支护效果，评价支护方式、支护参数对巷道围岩条件的适应性，在试验巷道内对顶板离层、巷道围岩变形进行观测。统计结果如下：

（1）围岩变形观测：运输顺槽顶底板累计移近量平均43mm，两帮累计移近量平均27.5mm；回风顺槽顶底板累计移近量平均42mm，两帮累计移近量平均10.5mm。

（2）顶板离层观测：运输顺槽顶板深基点离层量平均为25mm，浅基点离层量平均21mm；回风顺槽深基点离层量平均17.5mm；浅基点离层量平均18mm。

4 结语

采用主动支护形式的管缝式锚杆支护段，巷道围岩变形量较小，能够满足工作面回采过程中对行人通道及通风要求，降低了职工的劳动强度，节约了生产成本。相较于坑木支护，采用锚网支护后，每米巷道综合成本减少223元，具有良好的经济效益。