研究某煤矿顶帮支护的优化设计

石雷

冀中能源股份有限公司东庞矿 河北邢台 054200

支护设计是巷道支护中的重要技术组成部分，可发挥锚杆、锚索支护的优势，保证巷道的安全性，对煤矿生产及运行工作的实施奠定良好基础。纵观当前国内外支护设计的实际情况，多通过工程类比法、理论计算法及数值模拟法等进行计算。文章以石圪台煤矿为例，结合具体的情况分析煤矿顶帮支护优化设计的方式，希望能够对相关研究带来参考作用。

1 某煤矿地质环境

石圪台煤矿顶板属于陆相河湖三角洲体系沉积，受到环境侵蚀的情况，煤系、煤层存在不同程度被剥蚀的现象。顶板岩性主要是灰白色细－中粒长石砂岩，泥岩及砂质泥岩。煤层顶板岩性多数是粉砂岩、泥岩。

依照中国矿业大学顶板分型的标准，石圪台煤矿顶板分类中Ⅲ、Ⅳ类居多，局部具有Ⅰ、Ⅱ类顶板，且顶板相对比较复杂[1]。2-2上煤和2-2煤属于2个交叉复合煤层，在对齐顶板稳定性评估期间，具体是对上分层与复合区煤层顶板的稳定性进行评估。2-2上煤和2-2煤层易于受到诸多因素的影响，主要是Ⅰ、Ⅱ类顶板，面积大致相同[2]。Ⅳ类顶板处于煤矿北部、东部边界位置，3-1煤顶板稳定性类型主要是Ⅱ类顶板。

2 顺槽支护设计方案

2.1 顺槽支护模式

2-2上煤和2-2煤巷道高2.4m，以锚杆、钢筋网片及锚索的方式支护处理，每列包含5个锚杆，间距设置为1-1.3×1m，巷道转角位置锚杆间距是0.8m×0.8m。主运顺槽的锚索设计中，可以根据2m×3m的规格进行设计，且可以在转角位置放置1根W钢带，全断面放置钢筋网片。回风顺槽锚索设计中，可以根据2m×2m的规格设计，且同样在转角位置放置W钢带1根，断面完全铺设钢筋网片。2-2上煤和2-2煤巷道帮部位置可以不防止支护网片，主要是对片帮实施支护处理。

3-1煤巷道高3.4m，可以应用锚杆、钢筋网片及锚索支护的方式处理，每一列包含5根锚索，间距在1-1.3×1m之间，巷道抹角位置间距是0.8m×0.8m。主运顺槽的锚索设计中，间距设计为3m，联巷抹角位置增加W钢带1根，断面均铺设钢筋网片。正帮不予支护处理，副帮帮锚杆距设置距离是1.5m×1.9m。回风顺槽锚索每排间距是2m×3m，每一排包含2根锚索。联巷抹角位置位置增加W钢带1根，且断面均实施网片铺设处理。正帮支护散锚杆间距设计是1.5mm×1.02mm五花设计，副帮帮锚杆距离设计是1.5m×0.95m的五花设计。

2.2 材料参数

顶锚杆设计中，若巷道高度≥2.8m，则应用φ18mm×2100mm螺纹钢锚杆；若巷道高度＜2.8的情况下，则使用φ18mm×1800mm圆钢锚杆。锚索规格设计为17.8mm×6500mm。钢筋网片的参数设计，钢筋φ6.5，网孔150mm×15mm，连接搭接100mm，网片宽度1.1m，网片长度则需要依照巷道的宽度予以设计。

帮锚杆规格：3-1煤副帮选取16mm×1200mm的圆钢锚杆，4冷拔丝，网孔参数是150mm×150mm，连接100mm，网片宽度1.6m[3]。网片长度依照巷道的宽度进行设计。正帮应用18mm×1600mm的玻璃钢锚杆。

2.3 理论计算核对

以工程类比法对支护参数选择的合理性进行分析，结合地质环境，22上303掘进工作面直接顶是粉砂岩、砂质泥岩及中粒砂岩，厚度在1.6-6.7m之间[4]。老顶具体包含细粒砂岩、泥岩及粉砂岩等，厚度在5.9-12.5m之间。结合工作面地质资料的岩性特征，可以应用φ18mm×1800mm的圆钢锚杆，对其支护参数核算，公式为：

锚杆长度计算（悬吊理论）：L≥K·H+L1+L2

在公式中，L表示锚杆的长度，单位是m；H表示冒落拱的高度，单位是m；K代表安全参数，通常K=1.5；L1表示锚杆进入稳定岩的深度，通常取0.7m；L2表示锚杆在巷道内的外露数值，一般规定＜0.05m。

顶帮支护设计中，面积最大值是1.2×1=1.2m2。在具体的设计过程中，需要综合考量地质环境、生产技术及设备应用情况等因素，将锚杆加固的组合梁合理应用到岩层中，细致核对锚索的间距，保证数据及参数设计的合理性。

3 结语

煤矿顶帮支护设计的方式及重视程度，对整体煤矿生产工作的有序开展、安全管理均能够产生重要影响。在支护形式、参数不合理的情况下，则会直接造成资源浪费、成本增加的问题，同时对生产人员的安全也会产生不利影响。现代煤矿设计单位需要强化顶帮支护设计的重视程度，发挥安全防护的作用，更好的达到生产目标，提升经济效益。