李振 陳亞

摘要：近年來，山東棗礦集團大力開展煤巷支護改革，積極推廣煤巷圍巖錨固技術(shù)在東部礦區(qū)十四煤層條件下的應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：煤巷支護參數(shù)錨桿支護形式

1 概述

山東棗礦集團東部礦區(qū)十四煤層巷道傳統(tǒng)的支護形式為11號工字鋼架梯形棚支護。這種支護為被動支護，加上十四煤層煤巖層易風化，煤巖層遇水極易軟化變形，在巷道開掘后煤巖具有較強的流變性，不易穩(wěn)定，經(jīng)過多次修復仍變形嚴重。據(jù)統(tǒng)計，回采工作面上下巷掘進后到采煤工作面結(jié)束，一般需要擴修2-3次。不僅浪費了大量的維修費用，而且嚴重影響了安全生產(chǎn)。

為了從根本上解決十四煤層支護問題，通過總結(jié)分析，并針對十四煤層的特點深入進行理論和技術(shù)研究，尋找適合不同變形力學機制的新型支護技術(shù)，決定在東部礦區(qū)十四煤1413炮采工作面上下巷試驗應(yīng)用煤巷錨網(wǎng)支護技術(shù)。

2 煤巷錨網(wǎng)支護技術(shù)的支護作用原理

針對十四煤層巷道的巖性特征，經(jīng)測定及計算，確定十四煤層頂板圍巖松動圈為B=14mm，兩幫破壞深度為B=1.366mm。最理想的支護技術(shù)就是錨網(wǎng)，錨桿的懸吊作用是在穩(wěn)定的巖石上將破碎松動的巖石進行懸吊，挖開層狀巖體后，對錨桿進行及時的加固，減少松脫帶的高度，同時松脫巖體的殘余強度得以提高，直接頂下沉減少，并且能夠?qū)﹄x層量進行限制，錨桿的載荷進一步減少。錨桿組合梁的作用主要表現(xiàn)為：由于直接頂較厚，在上部穩(wěn)定巖層的表面，直接頂無法用錨桿進行懸吊時，在這種情況下使得頂板下沉和離層，進一步沿層面產(chǎn)生垂直和水平方向的位移，通過將錨桿安裝在頂板中，在錨桿的作用下會增大層面間的摩擦力，阻止巖石沿層面繼續(xù)滑動，從而提高巖層的穩(wěn)定性。在巷道兩幫的圍巖中，錨桿的擠壓加固作用形成一擠壓加固帶，提高圍巖的自承能力。

3 錨網(wǎng)支護參數(shù)設(shè)計

3.1 錨桿參數(shù)與錨桿間排距的確定。對于錨桿支護參數(shù)，通過數(shù)值模擬實驗可以得出優(yōu)化結(jié)論：從垂直應(yīng)力、垂直位移兩個方面，在錨桿間排距依次為1.2m、0.8m、0.7m、0.6m等情況下，隨著錨桿間排距的減小，巷道圍巖變形在錨桿間排距縮到0.7m后已經(jīng)非常輕微。結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，錨桿長度、錨桿間排距分別2m、0.7m。

3.2 錨桿支護參數(shù)的匹配與設(shè)計巷道支護。錨桿支護參數(shù)匹配包括錨桿直徑與鉆孔直徑及錨固長度匹配、預緊力與錨固力匹配等。最后，頂板選用16Mn螺紋鋼，錨桿長度2.0m，直徑18mm，間排距0.7m；幫錨桿選用16Mn螺紋鋼，錨桿長度2.0m，直徑18mm，間排距0.7m。每根錨桿配用￠3mm*350mm樹脂藥包2卷，通過金屬托盤配加強螺母對頂錨桿進行處理，用木托盤加金屬托盤對幫錨桿進行處理，煤幫均鋪設(shè)與頂板相同的鋼筋網(wǎng)，以增強煤巷軟煤幫的直立和穩(wěn)定效果。網(wǎng)搭接100mm，并用10號鐵絲綁扎牢固，錨桿布置及巷道斷面如圖1所示。

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圖1

3.3 錨桿支護的技術(shù)要求。錨桿支護要求主要包括：①按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定和程序操作，確定錨桿規(guī)格、托盤、螺母、藥卷的質(zhì)量。②在螺母預緊力方面，矩頂錨桿要大于100kN，幫錨桿大于60kN。③對錨桿進行拉力實驗，頂錨桿和幫錨桿的錨固力不得低于100kN、60kN。④觀測巷道頂板的離層，為采取下一步措施提供參考依據(jù)。⑤在巷道頂板破碎地段要及時修改支護參數(shù)，加密錨桿。

4 錨網(wǎng)支護效果及效益分析

4.1 錨網(wǎng)支護效果。利用錨網(wǎng)支護的擠壓加固原理，采用強度較大、整體性較好的鋼筋網(wǎng)配合樹脂錨桿支護，在巷道圍巖中形成擠壓加固帶，提高圍巖的自承能力，有效地控制了圍巖變形，從而提高巷道支護的整體穩(wěn)定性。在掘進中及時對巷道頂板及兩幫進行了錨固試驗，頂部、兩幫錨桿錨固力均大于40kN，滿足設(shè)計要求。

4.2 效益分析。①錨網(wǎng)支護材料輕便、量少，容易運輸，減輕工人體力。提高了勞動生產(chǎn)效率。②錨桿支護和金屬支架的巷道相比，支護材料的投入減少，巷道支護材料費用大幅度下降。③推廣錨桿支護，礦井坑木消耗量大大降低，節(jié)省了森林資源，其社會效益十分明顯。

5 總結(jié)

在巷道斷面設(shè)計中，該礦積極推廣錨網(wǎng)支護技術(shù)，通過主動支護，對頂板變形進行較好地控制，巷道頂板的承載能力大大提高，同時保證了圍巖的穩(wěn)定性。而且材料輕便，降低了勞動強度，改變了支護形式，優(yōu)化了斷面設(shè)計，同時降低了巷道的高度和支護費用，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

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