８８ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ ｉｓｓｎ．１６７２—９９４３．２０１２ ０４．０３８ 能源技术与管理 ２０１２年第４期 回坡底煤矿１ Ｏ＃煤巷道支护技术研究及应用 李同荣ｔ，张树祥ｚ （１．霍州煤电集团昶元煤业有限公司，山西乡宁０４２１００；２．山东大统矿业有限公司，山东兖州２７２１００） ［摘要］针对回坡底煤矿１０ 煤巷道以往采用架棚支护存在的被动支护、支护质量较差的问 题，通过对１０ 煤的顶底板条件分析，结合现场调查和理论分析，确定回坡底煤矿 １０ 煤巷道改用锚网梁索联合支护形式，支护效果明显，保证了巷道的安全稳定性， 具有较强的推广和应用价值。 ［关键词］ 回坡底煤矿；支护技术；锚网梁索联合支护 ［中图分类号］ＴＤ３５３＋．６［文献标识码］Ｂ［文章编号］ 合平衡拱的完整性，而且能表面岩体的破坏。 １ 概述 ２根顶角锚杆在靠近两帮处应倾斜安装，使 锚固端深入到两帮煤体能有效支撑的顶板范围 内，加强组合平衡拱支护强度，提高巷道顶板与靠 煤帮角处的抗剪能力。同时，对顶角锚杆施加一定 的预紧力，使锚杆和钢带形成一个支护整体，能够 回坡底煤矿可采煤层为１０ 煤和１ １ 煤。１０ 煤 赋存稳定，结构简单，厚１．９￣２．２ ｍ，煤层倾角３。～ ５。，直接顶为粉砂岩（局部相变为泥岩），顶板为粉 砂岩，灰黑色，致密，水平层理发育，含黄铁矿和植 物化石碎屑，夹薄泥岩，厚２．０ ｍ左右，其上为９ 煤，厚０．９ ｍ左右，老顶为Ｋ 灰岩，平均厚８．９ ｍ，含 水性强，深灰色，致密坚硬；直接底为粉砂岩，砂质 胶结，质脆，厚４ ＩＴＩ左右。１０ 煤巷道采用ＥＢＺ一１０６ 降低顶板中存在的水平应力，提高顶板安全性。 由于ｌ０ 煤顶板中有较厚的软弱岩层，因而 需要进行锚索补强。锚索能将浅部顶板岩层悬吊 在巷道的深部稳定岩层（Ｋ：灰岩）上，并可施加较 大的预紧力（１００ ｋＮ以上），挤压锚固岩层中的层 综掘机掘进，根据综掘机及巷道运输设备隋况，采 用矩形断面，净宽Ｘ净高＝３．８ｍＸ２．６ｍ，沿煤层底 板掘进，破顶０．４～０．７ ｍ。目前，１０ 煤巷道支护形 式为工字钢棚支护。由于工字钢棚支护属于被动 理、节理等结构面，增加结构面之间的摩擦力，从 而提高顶板的整体强度，防止顶板事故的发生。 支护形式，支护质量较差；而锚杆支护形式支护质 量较好、施工速度较快，具有较大的技术与经济优 越性。通过对１０＃煤顶底板条件分析，确定回坡底 ３支护参数的确定 ３．１ 锚杆支护 根据加固拱原理，锚杆长度 的计算如下： ￡＝Ⅳ（１１００＋Ｗ／ＩＯ） 煤矿１０ 煤巷道改用锚网梁索联合支护形式…。 ２锚梁网索的支护原理 锚梁网索支护是一种主动支护形式。锚杆安 式中，Ⅳ为围岩影响系数，取１．１；Ｗ为巷道跨 度，取６ ０００ｍｍ。 经计算，Ｌ＝Ｉ ８７０ ｍｍ，取Ｌ＝２ ０００ ｍｍ。 锚杆问排距Ｍ： ≤０．５ 装后，在预紧力的作用下，锚固范围内的岩层形成 了一个双圆锥形压缩区，压缩区交叉重叠，形成了 一经计算， ≤１ ０００ ｍｍ。 根据现场实际，锚杆间距取７６０ ｍｍ，排距取 １ ０００ ｍｍ。 个具有一定厚度的组合平衡拱（刚性梁）ｌ２］。组 合平衡拱不仅具有自撑能力，而且能保护其深部 围岩免受水平应力的破坏。组合平衡拱越厚、越完 整，对上覆岩层的支撑作用就越强。巷道的变形、 锚杆直径ｄ：ｄ≥（１／１１０）ＸＬ 经计算，ｄ≥１８ ｍｍ，取ｄ＝２０ ｍｍ。 顶板锚杆选用 ２０ Ｘ ２ ０００ ｍｍ的左螺旋纹 锚杆，ＣＫ２３４０型树脂锚固剂、Ｚ２３８８型树脂锚固 剂各一条，使用 １３０Ｘ ８ ｍｍ的冲压蝶形垫片， 并配合金属网、锚梁进行支护。巷道掘进期间“六・ 破坏往往从巷道表面开始，金属菱形网和钢筋梯 子梁将自身受到的力传递到锚杆体上，锚杆通过 托锚力用深部岩体的稳定性巷道表面岩体的 变形和破坏。因而，金属网和锚梁不仅能够增强组 ２０１２年第４期 李同荣，等 回坡底煤矿１０ 煤巷道支护技术研究及应用 ８９ 六”布置，间排距７６０ｍｍ×１ ０００ＩＴｌｍ。 观测，分析巷道顶板围岩运动，判断顶锚杆锚固区 巷道帮部采用锚网梁支护，锚杆采用 １８× １ ８００ ｍｍ左螺旋纹锚杆，“三・三”布置，第一根锚 杆距顶板１００ｍｍ，间距１ ２００ｍｍ，排距１ ０００ｍｍ。 ３．２锚索支护 内外离层情况及锚杆支护参数的合理性；巷道每 ５０ ｍ安设１台锚杆液压枕，通过监测锚杆端部锚 固力的大小及借助锚杆拉力计进行拉拔试验，分 析判断顶帮围岩的稳定性。掘进期间巷道两帮移 近量最大值为１０ ｍｍ，顶底板移近量为１５ ｍｍ；掘 （１）锚索锚固长度。按ＧＢＪ８６—８５要求，锚索 锚固长度 。应符合下式： Ｌａ￣ｋｄ ｓｆ ｃ 式中，ｋ为安全系数，老顶为Ｋ：灰岩，取２；ｄ 为锚索钢铰线直径，取１５．２４ ｍｍ ｉ 为钢铰线抗拉 强度，取１ ８６０ ＭＰａｉ 为锚索与锚固剂的设计粘 结强度，一般煤巷锚索多用树脂作锚固剂，其粘结 强度为１０ ＭＰａ。 经计算， ≥１４１７．３２ ｍｍ，取Ｚａ＝２ ｍ （２）锚索数目的确定。 Ｎ＝Ｋ‘Ｗ，Ｐ断 其中Ｗ＝Ｂ・∑ｈ・∑ ・Ｄ 式中，Ⅳ为锚索数目； 为安全系数，取２；Ｐ断 为锚索最低破断力，取２６０．７ ｋＮ； 为被悬吊岩层 自重； 为巷道掘进宽度，取３．８ １ＴＩ；∑ｈ为悬吊岩 层厚度，取２．３ １ＴＩ；∑７为悬吊岩层的平均密度，取 ２．７；Ｄ为锚索排距，取１．０ ｍ； 经计算，Ｎ＝０．１８根 锚索排距为５．６ ｉｎ 根据地质部门提供的资料及现场实际，锚索 间距１．８ ｉｎ，排距３．０ ｍ。 （３）锚索长度。 Ｌ＝Ｌｏ＋Ｌ６＋Ｌ ＋ ｄ 式中， 为锚索总长度，ｍ； 为锚索深入到稳 定岩层的锚固长度，取２．０ ｎｌ；厶为需要悬吊的不 稳定岩层厚度，取２．９ Ｉｎ； 。为上托盘及锚具的厚 度（一般为０．１ ｍ）； 为需要外露的张拉长度（一 般为０．２ ｍ）。 经计算，Ｌ＝４．７ １１３，取Ｌ＝４．５ １ＴＩ。 综合以上计算，选用 １５．２４ Ｘ ４ ５００ ｍｍ的 锚索，配套使用两条ＣＫ２３４０型树脂锚固剂及两 条Ｚ２３８８，锚索托板采用１２ ｍｍ的钢板制作，规格 ４００ ｍｍ×４００ ｍｍ，采用ＭＸ型索具。锚索间距 １．８ ｍ（距两帮各１ ０００ ｍｍ），锚索排距３ ｉｎ。 ４矿压监测分析 巷道每５０ｍ安设顶板离层仪１台，通过日常 进期间没有发现顶板离层现象；随机抽查顶、帮锚 杆锚固力，合格率均达到设计要求。回采期间巷 道超前支护段两帮二次回缩移近量最大值为 ２３０ ｍｍ，其中左右两帮移近量分别为１２０ ｍｍ和 １１０ ａｒｍ；顶、底板没有出现顶板下沉和底鼓现象。 ５支护效果及经济效益分析 ５．１支护效果评价 采用锚网梁索联合支护，有效地杜绝了１０＃ 煤顶板离层掉包现象的发生，显现出锚杆支护的 主动性及锚索补强加固的优越性；在相同条件下， 锚杆支护断面比棚式支护断面小；回采期间没有 出现二次维护的地段，简化了两巷的超前支护及 端头支护，加快了回采的推进速度。 ５．２经济效益分析 锚杆支护昕需 ￡匕胡 护减少４８７元／ｍ； 锚杆支护所用人工数比棚式支护减少，减轻了职 工的劳动强度；提高了单进水平，缓解了矿井采掘 接替紧张的局面。 ６结论 针对回坡底煤矿１ 煤层的地质条件，１０ 煤 顺槽及开切眼所采用的锚杆锚索联合支护技术先 进、经济合理、施工速度快，采煤工作面的准备时 间缩短，便于设备安装，工人劳动强度减轻，支护 成本降低，巷道施工更加安全可靠，取得了较好的 技术及经济效益，具有较好的推广前景。 ［参考文献］ ［１］侯朝炯，郭励生，勾攀峰，等．煤巷锚杆支护［Ｍ］．徐 州：中国矿业大学出版社，１９９９ ［２］李同荣，杨峰．高强锚杆全锚配合锚索补强技术的可 靠性分析及应用［Ｊ］．煤矿安全，２００８（７） ［作者简介］ 李同荣（１９６５一），男，工程师，现任霍州煤电集团昶元 煤业有限公司总工程师，长期从事生产技术和管理工作。 ［收稿日期：２０１２—０２—０４］
