摘 要：針對(duì)具體的現(xiàn)場(chǎng)條件及支護(hù)難點(diǎn)對(duì)支護(hù)方式進(jìn)行革新，設(shè)計(jì)了新型錨網(wǎng)索支護(hù)方案，并在工程實(shí)踐中成功應(yīng)用，取得了良好的圍巖控制及巷道支護(hù)效果，具有較為顯著的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：復(fù)合頂板；工字鋼架棚；錨網(wǎng)索支護(hù)；支護(hù)革新

針對(duì)5103工作面區(qū)段平巷的頂板支護(hù)展開研究，對(duì)原5101工作面區(qū)段平巷常規(guī)使用的工字鋼架棚支護(hù)工藝進(jìn)行革新，創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)用新型錨網(wǎng)索支護(hù)工藝，以達(dá)到對(duì)復(fù)合頂板的有效支護(hù)，確保安全快速掘進(jìn)。

1 工程概況

5103工作面主采5#煤層，回采區(qū)域內(nèi)煤層埋深平均近300m，煤層厚度2.8～6.2m，平均為4.8m，煤層傾角2～13°，平均為7°，煤質(zhì)較松軟，取煤樣測(cè)得的單軸抗壓強(qiáng)度為2～10MPa。煤層直接頂為泥巖，厚度變化范圍較大，介于0.7～17.3m之間，局部區(qū)域有炭質(zhì)泥巖偽頂，厚度一般在0.5m以內(nèi)，直接頂內(nèi)部含1～2層煤泥夾層；煤層老頂為細(xì)粒砂巖，厚度2.8～4.0m，硬度較大；煤層直接底為黑色泥巖，厚度1.2～4.5m，為典型的復(fù)合頂板。在5101工作面掘進(jìn)過(guò)程中，區(qū)段巷道使用工字鋼梯形架棚支護(hù)，屬于被動(dòng)支護(hù)方式。

2 支護(hù)難點(diǎn)分析及架棚支護(hù)困境分析

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及總結(jié)5101工作面掘進(jìn)支護(hù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)，在5103工作面區(qū)段平巷掘進(jìn)過(guò)程中將面臨的支護(hù)難點(diǎn)及架棚支護(hù)的缺陷主要包括：

2.1 復(fù)合頂板難支護(hù)的客觀條件

礦山壓力顯現(xiàn)明顯，巷道開挖后受圍巖變形發(fā)展速率較快，需要及時(shí)、有效的初期支護(hù)及主動(dòng)支護(hù)；復(fù)合直接頂內(nèi)部巖層的物理力學(xué)性質(zhì)差異較大，軟弱夾層及弱面較多，容易發(fā)生離層的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)多，如支護(hù)不及時(shí)或支護(hù)效果差，容易發(fā)生復(fù)合離層，導(dǎo)致頂板下沉量增大，離合后的頂板破碎失穩(wěn)。

2.2 工字鋼架棚支護(hù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件適應(yīng)性差

工字鋼架棚支護(hù)屬于被動(dòng)支護(hù)，不能及時(shí)給圍巖施加主動(dòng)支護(hù)力，增阻速度慢且工作阻力??；工字鋼架棚支護(hù)的實(shí)際支護(hù)效果不理想，棚梁棚腿的接頂背幫困難，往往呈現(xiàn)點(diǎn)接實(shí)或局部接實(shí)，難以發(fā)揮設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和承載能力；掘進(jìn)后工字鋼棚梁及棚腿變形迅速積累，對(duì)頂板支護(hù)能力迅速減弱，造成頂板離層及變形加劇，還造成棚梁彎沉、扭轉(zhuǎn)等變形，巷道維護(hù)困難，于安全生產(chǎn)不利。

2.3 支護(hù)-圍巖系統(tǒng)難以形成有效的承載結(jié)構(gòu)

巷道支護(hù)僅僅依靠外部支護(hù)承載整個(gè)圍巖的重量是不現(xiàn)實(shí)的，其關(guān)鍵在于依靠科學(xué)合理的外部支護(hù)，使支護(hù)-圍巖形成統(tǒng)一的承載結(jié)構(gòu)，更大程度的依靠圍巖自身來(lái)承載上部巖層重量，否則盲目的提高支護(hù)強(qiáng)度或增加支護(hù)成本也很難實(shí)現(xiàn)圍巖的有效支護(hù)。因此，應(yīng)根據(jù)具體條件，設(shè)計(jì)出支護(hù)-圍巖系統(tǒng)協(xié)同作用的支護(hù)方案。綜上分析，基于經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及總結(jié)5101工作面掘進(jìn)支護(hù)實(shí)踐，工字鋼架棚支護(hù)對(duì)5103工作面區(qū)段平巷的掘進(jìn)工作適應(yīng)性差，應(yīng)根據(jù)具體的地質(zhì)生產(chǎn)條件設(shè)計(jì)新的支護(hù)方案。

3 支護(hù)對(duì)策及支護(hù)方案設(shè)計(jì)

3.1 支護(hù)對(duì)策分析

針對(duì)具體的現(xiàn)場(chǎng)條件及支護(hù)難點(diǎn)，認(rèn)為支護(hù)的關(guān)鍵一是革新原有的被動(dòng)架棚支護(hù)工藝，改用新型錨網(wǎng)索支護(hù)工藝，二是適當(dāng)提高支護(hù)強(qiáng)度，提高頂板支護(hù)及護(hù)幫能力，三是重視圍巖整體結(jié)構(gòu)的形成，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，重視對(duì)圍巖的加固，提高圍巖的自承載能力。

頂板及兩幫設(shè)計(jì)采用高強(qiáng)錨桿支護(hù)，對(duì)頂板進(jìn)行錨固、加固，提高圍巖抗剪強(qiáng)度，阻止頂板間離層及層間錯(cuò)動(dòng)；頂板配合使用錨索支護(hù)，增大錨固深度，組合淺部軟弱圍巖與深部穩(wěn)定巖層，通過(guò)錨固及懸吊作用使圍巖整體性增強(qiáng)，提高自穩(wěn)能力及承載能力；并充分借助金屬網(wǎng)、鋼筋梯子梁、錨桿托盤等，加強(qiáng)錨固力施加，提高錨固強(qiáng)度，提高圍巖整體性，防止圍巖破碎漏冒。

3.2 支護(hù)方案說(shuō)明

綜上，設(shè)計(jì)巷道掘進(jìn)采用矩形斷面，采用高強(qiáng)度錨桿一金屬網(wǎng)一鋼筋梯子梁一小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索的聯(lián)合支護(hù)方案，支護(hù)方案及參數(shù)說(shuō)明：頂錨桿使用左旋高強(qiáng)螺紋鋼錨桿，規(guī)格Φ20×2200mm，每根使用CK2340、Z2388共2支樹脂錨固劑，錨固長(zhǎng)度1300mm，預(yù)緊力不低于180kN，間排距850×850mm；幫錨桿使用左旋高強(qiáng)螺紋鋼錨桿，規(guī)格Φ18×1800mm，每根使用2支CK2340樹脂錨固劑，錨固長(zhǎng)度1000mm，預(yù)緊力矩不低于180N·m，間排距900×850mm；頂板配合高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨索，規(guī)格Φ17.8×6000mm，每根錨索使用樹脂加長(zhǎng)錨固劑CK2340（1支）、Z2388（2支），錨固長(zhǎng)度2000mm，預(yù)緊力不低于200kN，間排距2400×2550mm；使用好金屬網(wǎng)、鋼筋梯子梁、錨桿托盤等，加強(qiáng)錨固力施加，提高錨固強(qiáng)度。

4 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的工字鋼架棚支護(hù)存在被動(dòng)支護(hù)、頂板離層、圍巖變形、棚梁變形、支護(hù)失效等缺陷，對(duì)復(fù)合頂板的適應(yīng)性差，支護(hù)效果不佳。針對(duì)具體的現(xiàn)場(chǎng)條件及支護(hù)難點(diǎn)，認(rèn)為支護(hù)的關(guān)鍵是革新原有的被動(dòng)架棚支護(hù)工藝，改用新型錨網(wǎng)索支護(hù)工藝，并設(shè)計(jì)了具體的錨網(wǎng)索支護(hù)方案，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐驗(yàn)證，新設(shè)計(jì)的錨網(wǎng)索支護(hù)方案取得了良好的圍巖控制及巷道支護(hù)效果，在5103工作面區(qū)段平巷的掘進(jìn)及支護(hù)中取得了成功及推廣應(yīng)用，具有較為顯著的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：

鮑永強(qiáng)（1983- ），男，山西應(yīng)縣人，工程師，長(zhǎng)期從事煤礦管理方面工作。