锚网索横向钢筋梯子梁纵向W钢带组合支护在沿空送巷中的应用

摘要：本文通过对郑煤集团新郑煤电有限责任公司12206工作面下付巷沿空送巷期间锚网支护技术进行研究，在保证支护安全可靠的前提下，提高了掘进效率，缓解了采掘接替紧张的局面。根据回采期间的矿压监测，论证其支护技术的合理性，为该公司或者其他单位遇到类似情况提供了很好的参考价值。

关键词：锚网支护  沿空送巷  钢筋梯子梁  纵向W钢带

随着煤矿技术的发展，新郑煤电公司井下掘进巷道的支护方式也经历了由坑木支护到12#矿工钢支护，由12#矿工钢支护到U型钢支护，再由U型钢支护到锚网支护的变更，目前锚网支护已经由点到面，全面铺开，支护技术日趋成熟。本文对沿空送巷期间的锚网支护技术进行了探讨，根据回采期间的矿压监测，论证其支护技术的合理性，为该公司或者其他单位遇到类似情况提供了很好的参考价值。

1 工作面基本情况

新郑煤电公司12206工作面地面标高：+131～+134m，井下标高：-166～-131m，该采面倾斜长度170m，走向长度1460m，主要开采山西组底部二1煤层，黑色，粉末状、鳞片状，煤岩类型半光亮型，煤质松软，强度较低，属贫煤，硫份含量小于1%，水分含量0.96%，发热量29.3～30.27MJ/kg。12206采煤工作面下付巷煤厚变化3.4～14.9m，平均厚6.1m，沿煤层底板掘进。该巷道沿12204采煤工作面采空区掘进，净间距3m。

2 支护参数选择

2.1巷道断面选择

为保证巷道能满足行人、运输、通风及安全相关的需要及现场情况，选取梯形为巷道断面，设计上净宽3.8m，下净宽5.2m，净高3.4m，净断面15.3㎡。巷道断面形状见图1：

2.2支护参数选择

2.2.1 锚杆长度及间排距计算

①巷道掘进后煤帮最大破坏深度C

式中：C为煤帮最大破坏深度，m;Kc为采掘工程扰动系数，取值1.5;γ为上覆岩层平均重力密度，计算得14.1kN/m3;H为巷道埋深，取值290m;fc为煤层硬度系数，取值0.5;h—巷道轮廓范围内煤夹层的厚度，取值3.4m;φ—煤体内摩擦角，取值15º。

巷道掘进后顶板最大破坏深度b

式中：C为煤帮最大破坏深度，m;fn为锚固岩层的硬度系数，取值6;a为巷道的半跨距，取值2.6m;α为煤层倾角，3º;ky为锚固岩层的稳定性系数，取值0.95。

将相关参数代入下式，分别得到：

巷道掘进后顶板最大破坏深度b

②锚杆打设后要求巷道掘进后顶板、煤帮破坏范围得到有效锚固

顶锚杆长度Ld：Ld=b+s

帮锚杆长度Lb：Lb=C+s

式中：s—锚杆锚入巷道围岩破坏范围之外的深度，取0.5m。带入相关参数得到：

Ld=0.48+0.5=0.98m

Lb=0.18+0.5=0.68m

當采用上述公式计算得到顶部锚杆锚杆长度不小于0.98m，帮部锚杆长度不小于0.6m，根据我矿实际情况，顶部锚杆长度取2.4m，帮部锚杆长度取2.0m。

③锚杆间排距

顶锚杆间距：Dd≤1/2L

顶锚杆排距：L0=N×nd/（K×Qd）

式中：nd为顶板每排锚杆根数;N—每根锚杆锚固力，70kN;K—安全系数，取2;Qd—顶板压力，52.79kN。nd，顶板每排锚杆根数取7;N—每根锚杆锚固力，取70;K—安全系数，取2;得到：

Dd≤1/2×2.4=1.2

L0=70×7/2÷（2×52.79）=2.32

根据上式计算可得：锚杆间距不大于1.2m，锚杆排距不大于2.32m，结合公司现况，锚杆间排距0.8m×0.8m。

2.2.2 支护参数选择

根据支护设计计算及我矿相似地质条件下锚网支护情况，并考虑此工作面沿空送巷，支护参数选项为：采用冷拔丝编织网+硬质塑料网+钢筋梯子梁（H钢带）+顶锚索+顶W钢带（纵向）+锚杆支护。

全断面采用规格为Φ20×2400mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，两帮采用规格为Φ20×2000mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距均为0.8m×0.8m。

锚索按“1—2—1”布置（即：巷道正中一根与左右各偏中1.1mm各一根交替布置），在每排2根的锚索用W型钢带纵向连接。锚索规格为Φ17.8mm×6.2/8.2m钢绞线（根据实际顶煤厚度调整锚索长度，确保锚索锚固在稳定岩层中），排距0.8m，误差±0.1m。见图2。

3 施工工艺

施工工艺：按设计画出断面→使用单体柱临时支护护顶（同时上网）→安装H型钢带→打顶部锚杆→打帮部锚杆→安装W钢带→打锚索→滞后套棚。

①巷道断面截割或放炮成形后，严格执行敲帮问顶制度，校核巷道尺寸。

②把联好的网一起移至迎头，然后用液压支柱支撑已铺好的网，上钢带、打设锚杆，然后升起单体柱背实。

4 相关安全技术措施

①敲帮问顶，由现场施工负责人进行敲帮问顶，并有专人观山，利用手镐或钢钎之类的工具，去敲击巷道周围已经暴露而未加管理的岩石（或煤体），使其发出声音，来探明周围岩体内部是否松动、断裂和离层，将顶帮活煤、活碴及探头石处理后，其他人员方能进入掘进面。

②煤体注水，为确保顶板安全，减小煤尘的产生量和顶煤冒落机率，必须把压风、防尘、注水管路安装到位。主要注水设备包括：风动钻机、封孔器、分流器、高压管、压力表及流量表等。

③顶板破碎段及托顶煤施工，必须超前护顶。（可在迎头巷顶以45～75°仰角打设超前护顶锚杆）

5回采期间的矿压观测及支护效果

矿压观测方法：观测表面位移及锚杆索受力情况，工作面距观测站100m时开始观测，每推进5m观测一次，当距工作面剩余50m时，每推进3m观测一次。

观测结果分析如下：

①表面位移：随着工作面的推进，顶部及两帮位移有明显变化，从切巷距离观测站45m处开始，巷道顶部及两帮移近量不断增大。当距工作面20m时，移近量趋于稳定，此时顶部移近量为200mm，两帮移近量为400mm。（见图3）

②锚杆、索测力数值：随着工作面的推进，当切巷距离观测点60m时，锚杆索测力计读数开始缓慢变大，距离工作面27m开始，数据开始明显变化，随着工作面推进虽然保持平稳上升趋势，但是测力数值较大，在距工作面15m时达到最大变化值，之后锚索测力计读数达到最大值105KN并趋于稳定;锚杆测力计失效，读数降为0。（见图4）

根据以上观测结果说明：当两帮位移趋于稳定之后，巷道上净宽3.45m，下净宽4.7m，净高3.2m，净断面13.04㎡，能满足采面通风、行人、运输的需要，无需进行二次扩巷。

6 结语

①每班施工前必须对迎头往外5m范围内的锚杆进行二次紧固，松动的要及时上紧，网不贴岩壁的应及时补打锚杆，保证支护有效。

②顶板破碎段及托顶煤施工，必须超前护顶。（可在迎头巷顶以45～75°仰角打设超前护顶锚杆）

③通过回采后发现巷道两帮肩角处侧压较大，局部有较大的网兜，需在此区域加大锚杆密度。

作者简介：李宪振1982.03--男，汉族，河南濮阳人，2009年7月毕业于河南理工大学采矿工程专业，硕士研究生学历，工程师职称;现在郑州煤电超化煤矿从事煤矿生产技术管理工作。

作者简介：工作单位：郑州煤电超化煤矿，从事工作/研究方向：煤矿生产技术管理，单位邮编：452385。