馮家元

摘要：本文論述了在厚煤層全煤巷道中錨桿支護的應用。根據(jù)生產實踐及錨桿支護理論，如何進行巷道斷面形狀、錨桿支護參數(shù)的選擇及其巷道的施工方法。

關鍵詞：綜放工作面；全煤巷道；錨桿支護

為了適應高產高效礦井的發(fā)展，提高工作面的單產，大隆礦在厚煤層開采中采用了綜采放頂煤開采的新技術。綜采放頂煤工作面兩則必須沿煤層底板掘進，因此巷道頂板及兩幫均為煤體，即全煤巷道。全煤巷道圍巖強度低，巷道斷面大，采用傳統(tǒng)的棚式支護已不能滿足開采新技術的要求，尋求更加合理有效的支護形式已勢在必行。

為解決綜采工作面兩順支護問題，在W1702工作面進行了錨桿支護嘗試，取得了良好效果。

1 工作面地質情況

大隆礦W1702工作面煤厚5.21-9.88m之間，一般為7.35m，走向達1792m，四周均未采動。工作面上鄰近煤層為4-2煤層，大部分已經采完，層間距在46.0～56.0m之間，工作面下鄰近煤層為9層煤，層間距在26～31m之間，未采動。

老頂：巖性以粗砂巖、中砂巖為主，在灰白色，泥質佼結，孔隙、裂隙含水。老頂巖層厚10.0m以上較穩(wěn)定。初跨步距為25.0m左右，來壓明顯，屬Ⅱ級基本頂。

直接頂：巖性以粉砂巖為主，灰色，波狀層理，泥質膠結，較致密，堅硬，直接頂厚7.0m左右，屬2a類直接頂板。

偽頂：巖性以泥巖、粉砂巖、薄煤層等復合層組成，節(jié)理、層理發(fā)育，松散易碎。

偽底：巖性為泥巖，厚1.0～5.0m，局部發(fā)育，硬度小。

直接底：巖性為粉砂巖、細砂巖，灰色，灰白色，泥質膠結，層位穩(wěn)定，厚3.O～11.Om。屬V類堅硬底板。

W1702工作面巷道掘進時，是沿7-2煤層底板施工，巷道頂板留有3.0～5.5m煤層，支護巷道幫頂錨桿均打在煤層中。由于7-2煤層中小斷層、裂隙、節(jié)理較發(fā)育，破壞了煤層的完整性，煤層較為破碎，圍巖的穩(wěn)定時間較短，僅有幾天。另外又受上部采空區(qū)水及裂隙水影響，圍巖穩(wěn)定性降低，很容易產生冒頂，圍巖分類Ⅳ～V，屬不穩(wěn)定巖層。

2 支護形式和斷面形狀的確定

以往普通綜采工作面的兩順錨桿支護的巷道均沿煤層頂板掘進，巷道斷面形狀為矩形，巷道頂板即是該煤層的頂板，錨桿就直接作用予較堅硬的砂巖中，這種支護形式巷道形狀易于掌握，便于施工，巷道的穩(wěn)定性也較好，如果將綜放工作面的順槽也沿煤層頂板掘進，勢必造成大量煤炭的丟失，使回采率大大降低，所以必須將順槽布置在煤層底部，這樣巷道的頂部及兩幫均為強度較低的煤體。巷道支護的對象由煤層頂板巖石變?yōu)轫攷屯耆后w，圍巖類型發(fā)生變化，其均質程度提高，但強度降低，支護條件相對單一，即不受煤層頂板巖性的影響。巷道斷面形狀完全取決于煤體強度及層理和裂隙發(fā)育程度。

為了保證支護效果，在確定巷道斷面時，根據(jù)錨桿支護中的組合拱理論，以及圓形斷面承載能力較強的原理，將兩順槽斷面設計成三心圓拱斷面，詳見附圖。也就是說，在拱形巷道圍巖的破裂區(qū)中安裝預應力錨桿，在桿體兩端將形成圓錐形分布的壓應力，如果沿巷道圍邊布置錨桿群，只要錨桿間距足夠小，各個錨桿形成的壓應力圓錐體將相互交錨，就能在煤體中形成一個均勻的壓縮帶，即承壓拱，這個承壓拱可以承受其上部的破碎巖石施加的徑向荷載。因此，此種斷面形式能較好地承載頂板的壓力，保證良好的支護效果。

根據(jù)綜放工作面回采工藝和設備布置要求，確定巷道斷面為切圓拱斷面。其掘進寬度為5.Om，高為3.5m，凈斷面為15.6m。

3 錨桿支護方式及主要參數(shù)的確定

由于W1702運回順的煤層厚度在5.21～9.88m之間，如按懸吊理論進行錨桿支護，所需錨桿長度太長，施工十分困難，按組合梁原理支護，因頂板是較破碎的煤，不可能通過錨桿作用組合成承載梁，而只有組合拱理論才適合于切圓拱巷道，并加錨索增強支護。

為了避免錨固平衡拱中出現(xiàn)巖石松動，充分發(fā)揮錨桿的作用，采用合適的錨桿及其支護方式是至關重要的，根據(jù)大隆礦的實踐經驗，采用錨聯(lián)網(wǎng)組合的支護形式較適合按照錨固組合拱原理進行有效的圍巖支護，因為這種支護形式可充分發(fā)揮錨桿的約束和抗剪作用，防止圍巖松動，保持錨固組合拱的整體性和承載能力，因此也是全煤巷道錨桿支護的合理支護形式之一。

兩順頂板支護均采用錨桿、尾繩梯、金屬網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護。

錨桿規(guī)格：φ22x2200螺紋鋼等強錨桿。

金屬網(wǎng)規(guī)格：1800×6000mm形網(wǎng)，孔徑80×120mm，網(wǎng)與網(wǎng)之間用16#鐵線綁扎連接，綁扣間距200mm，金屬網(wǎng)沿巷道橫向鋪設。

錨索規(guī)格：φ22×7200鋼絞線（19芯），間排距為2500mm，排距2400mm。

錨固劑：每孔二支ck2335和三支m2335藥，樹脂錨固劑。

托盤規(guī)格：120×120×8mm。

尾繩梯長5200mm，錨桿間距為650mm，排距為800mm。

兩幫支護也采用螺紋鋼等強錨桿與金屬網(wǎng)聯(lián)合支護。

錨桿規(guī)格：φ18×1600螺紋鋼等強錨桿，間排距均為800mm。

錨固劑：每孔二支ck2335和二支m2335藥。

金屬網(wǎng)規(guī)格：1800×4000菱形網(wǎng)，孔徑80×1200mm，順巷道方向鋪設，幫網(wǎng)與頂網(wǎng)間用16#鐵線綁扎連接，綁扣間距200mm，幫網(wǎng)間穿接。

托盤規(guī)格：120×120×6mm。

錨索規(guī)格：φ22×7200鋼絞線（19芯），間排距為2500mm，排距2400mm。

4 巷道支護效果

采用錨桿、尾繩梯與金屬網(wǎng)組合支護全煤綜放工作面運、回順巷道，通過實際應用和礦壓觀測表明，巷道支護狀態(tài)良好，達到了支護設計預期的效果，取得了明顯的技術經濟效益。

采用錨梯網(wǎng)支護同礦用工字鋼支護比較，每米巷道可節(jié)約支護費用1000元左右，同時減少了工人的勞動強度，減少了支護材料的運輸費用，同時也減少了頂板事故的發(fā)生，提高了巷道掘進速度。

根據(jù)錨固組合拱支護原理提出的加長錨固錨帶網(wǎng)支護系統(tǒng)，經井下實踐證明這一支護形式可以充分發(fā)揮錨固組合拱的作用，支護效果好，是綜放工作面兩順全煤巷道支護的一種合理形式。

附圖