淺談錨桿支護(hù)在全煤巷道中的應(yīng)用

馮家元

摘要：本文論述了在厚煤層全煤巷道中錨桿支護(hù)的應(yīng)用。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐及錨桿支護(hù)理論，如何進(jìn)行巷道斷面形狀、錨桿支護(hù)參數(shù)的選擇及其巷道的施工方法。

關(guān)鍵詞：綜放工作面；全煤巷道；錨桿支護(hù)

為了適應(yīng)高產(chǎn)高效礦井的發(fā)展，提高工作面的單產(chǎn)，大隆礦在厚煤層開(kāi)采中采用了綜采放頂煤開(kāi)采的新技術(shù)。綜采放頂煤工作面兩則必須沿煤層底板掘進(jìn)，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(qiáng)度低，巷道斷面大，采用傳統(tǒng)的棚式支護(hù)已不能滿足開(kāi)采新技術(shù)的要求，尋求更加合理有效的支護(hù)形式已勢(shì)在必行。

為解決綜采工作面兩順支護(hù)問(wèn)題，在W1702工作面進(jìn)行了錨桿支護(hù)嘗試，取得了良好效果。

1 工作面地質(zhì)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(dá)1792m，四周均未采動(dòng)。工作面上鄰近煤層為4-2煤層，大部分已經(jīng)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(dòng)。

老頂：巖性以粗砂巖、中砂巖為主，在灰白色，泥質(zhì)佼結(jié)，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(lái)壓明顯，屬Ⅱ級(jí)基本頂。

直接頂：巖性以粉砂巖為主，灰色，波狀層理，泥質(zhì)膠結(jié)，較致密，堅(jiān)硬，直接頂厚7.0m左右，屬2a類(lèi)直接頂板。

偽頂：巖性以泥巖、粉砂巖、薄煤層等復(fù)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(xì)砂巖，灰色，灰白色，泥質(zhì)膠結(jié)，層位穩(wěn)定，厚3.O～11.Om。屬V類(lèi)堅(jiān)硬底板。

W1702工作面巷道掘進(jìn)時(shí)，是沿7-2煤層底板施工，巷道頂板留有3.0～5.5m煤層，支護(hù)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(shí)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(chǎn)生冒頂，圍巖分類(lèi)Ⅳ～V，屬不穩(wěn)定巖層。

2 支護(hù)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(hù)的巷道均沿煤層頂板掘進(jìn)，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(jiān)硬的砂巖中，這種支護(hù)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(jìn)，勢(shì)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(qiáng)度較低的煤體。巷道支護(hù)的對(duì)象由煤層頂板巖石變?yōu)轫攷屯耆后w，圍巖類(lèi)型發(fā)生變化，其均質(zhì)程度提高，但強(qiáng)度降低，支護(hù)條件相對(duì)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(qiáng)度及層理和裂隙發(fā)育程度。

為了保證支護(hù)效果，在確定巷道斷面時(shí)，根據(jù)錨桿支護(hù)中的組合拱理論，以及圓形斷面承載能力較強(qiáng)的原理，將兩順槽斷面設(shè)計(jì)成三心圓拱斷面，詳見(jiàn)附圖。也就是說(shuō)，在拱形巷道圍巖的破裂區(qū)中安裝預(yù)應(yīng)力錨桿，在桿體兩端將形成圓錐形分布的壓應(yīng)力，如果沿巷道圍邊布置錨桿群，只要錨桿間距足夠小，各個(gè)錨桿形成的壓應(yīng)力圓錐體將相互交錨，就能在煤體中形成一個(gè)均勻的壓縮帶，即承壓拱，這個(gè)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(hù)效果。

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

3 錨桿支護(hù)方式及主要參數(shù)的確定

由于W1702運(yùn)回順的煤層厚度在5.21～9.88m之間，如按懸吊理論進(jìn)行錨桿支護(hù)，所需錨桿長(zhǎng)度太長(zhǎng)，施工十分困難，按組合梁原理支護(hù)，因頂板是較破碎的煤，不可能通過(guò)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(qiáng)支護(hù)。

為了避免錨固平衡拱中出現(xiàn)巖石松動(dòng)，充分發(fā)揮錨桿的作用，采用合適的錨桿及其支護(hù)方式是至關(guān)重要的，根據(jù)大隆礦的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用錨聯(lián)網(wǎng)組合的支護(hù)形式較適合按照錨固組合拱原理進(jìn)行有效的圍巖支護(hù)，因?yàn)檫@種支護(hù)形式可充分發(fā)揮錨桿的約束和抗剪作用，防止圍巖松動(dòng)，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(hù)的合理支護(hù)形式之一。

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

錨桿規(guī)格：φ22x2200螺紋鋼等強(qiáng)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(shè)。

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(shù)脂錨固劑。

托盤(pán)規(guī)格：120×120×8mm。

尾繩梯長(zhǎng)5200mm，錨桿間距為650mm，排距為800mm。

兩幫支護(hù)也采用螺紋鋼等強(qiáng)錨桿與金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。

錨桿規(guī)格：φ18×1600螺紋鋼等強(qiáng)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(shè)，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(pán)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(hù)效果

采用錨桿、尾繩梯與金屬網(wǎng)組合支護(hù)全煤綜放工作面運(yùn)、回順巷道，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用和礦壓觀測(cè)表明，巷道支護(hù)狀態(tài)良好，達(dá)到了支護(hù)設(shè)計(jì)預(yù)期的效果，取得了明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

采用錨梯網(wǎng)支護(hù)同礦用工字鋼支護(hù)比較，每米巷道可節(jié)約支護(hù)費(fèi)用1000元左右，同時(shí)減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了支護(hù)材料的運(yùn)輸費(fèi)用，同時(shí)也減少了頂板事故的發(fā)生，提高了巷道掘進(jìn)速度。

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

附圖