综采安装和拆除的巷道锚索网支护

综采安装和拆除的巷道锚索网支护

孙玉山（七煤集团多种经营总公司，黑龙江七台河154600

摘要：常规的支护方式存在着掘进困难、支护困难、顶板维修量大、安全状况差、材料消耗量大、工期长、成本高等问题。在锚索网支护机理进行了分析的基础上，对综采安装巷道和综采拆除巷道的锚过网支护进行了设计。

关键词：综采；安装；拆除；巷道；锚索网支护

1常规支护存在的问题

综采设备和拆除的巷道支护，历来是掘进支护工作的一个难题。由于综采支架体积大，要求其安装和拆除的巷道断面及跨度相应较大，常规支架已难以进行支护，尤其当顶板破碎、压力大时，困难更甚。常规采用的方式为木棚加打点柱或工字钢棚支护，这两种支护方式都存在如下问题：

（1）掘进困难，支护困难，顶板维护工作量大，安全状况差。棚子的消极支撑很难适应如此大跨度的煤巷顶板压力，而棚子的支护材料又进一步加大了掘进的断面及跨度，以至于顶板离层开裂，支架变形损坏，甚至造成冒顶，几乎有切眼及拆除的巷道，都不得不在原支护的基础上重新套架棚，并采用双排4.5m的工字钢挑棚一梁四柱（四根DZ-28单体）进行加强，严重影响掘进及安装工作的正常进行，给安全生产带来隐患。

（2）综采支架安装拆除困难。综采设备安装、拆除时常发生碰倒棚腿事故，造成顶板空顶距离过大，重新扶棚使顶板反复支撑破碎度增加，很容易发生冒顶及垮棚事故。

（3）材料消耗量大、工期长、成本高。在整个掘进及安装拆除过程中，坑木及其它材料消耗量大、用人多、施工困难、效率低、速度慢，因此，寻找一种积极、有效、简单的支护方式来取代目前的棚子支护，是非常必要的。采准巷道锚索网支护技术的应用和推广，以及对锚索网锚固原理、作用机理、安全可靠性的深入研究，给综采安装和拆除的巷道采用锚完结网支护提供了实践与理论上的支持。

2锚索网支护机理浅析

（1）煤层直接顶属层状岩体，当巷道开挖后，直接顶因弯曲、变形与老顶分离，采用锚杆支护及时将直接顶挤压并悬吊在老顶上，就能减少和限制直接顶的下沉、离层，达到支护的目的。部分巷道浅部围岩松软破碎，掘进过程中顶板出现松动破裂区，这时锚杆的悬吊作用就是将这部分易冒落岩体悬吊在深部未松动的岩层上。直接顶为泥岩或含煤线较厚，围岩破碎区范围较大，无法将锚杆锚固到坚硬岩层或未松动岩层上，仅锚杆的悬吊作用力不能满足安全生产的要求，采用锚杆+锚索组合支护可以解决破碎区的问题，加大顶板的控制范围，使巷道浅部的围岩与锚杆组成整体，并通过6.3m锚素牢牢的锚固在上覆坚硬的岩层上，这是对悬吊理论的进一步深化。

（2）煤巷复合顶板稳定性差，变形量大，矩形断面支护巷道主要存在两种破坏形式：一是沿着两侧帮上方顶板滑落，出现剪切破坏；二是巷道直接顶的压缩破坏。一般锚杆支护在两肩窝上方打倾斜锚杆，在锚杆螺纹处易发生剪切破坏，且无法保证载荷的连续传递，锚杆受力与钢带受力是分离的，起不到支撑顶板作用。锚索网支护采用钢绞线，可以非常容易的锚入巷道两肩窝处的稳定岩层中，且锚索支护系统上载荷是连续传递的。在水平应力作用下，顶板岩易于发生剪切破坏，出现错动而膨胀造成围岩变形，一般锚杆的作用是约束其沿轴向岩层膨胀和垂直于轴向的岩层剪切错动，因此要求锚杆的作用必须具备强度大、刚度大、抗剪阻力大；而安装锚索的目的是使锚固体的剪切滑动安全系数达到其许可值，锚索所使用的钢绞线在水平应力作用下能产生张力，相应增大了预紧力，起到很好的支撑作用。

（3）当顶板岩层中存在若干分层，锚杆、锚索的作用一方面是靠锚固力增加各层间的磨擦力，防止岩石沿层面滑动，避免各层间出现离层现象；另一方面，锚杆杆体可啬岩层间的抗剪刚度，阻止岩层间的水平错动。从而将巷道顶板锚固范围内的几个薄岩层锁紧成一个较厚的岩层（组合梁），锚索施工在巷道肩窝处，且不能被剪切，在倾斜方向及上方形成组合梁。这种组合厚岩层在上履岩层载荷的作用下，其最大弯曲应变和应力都将大大减少，组合梁的挠度也减少，而且组合梁越厚，梁内最大应力、应变和梁的挠度也就小。

3巷道锚索网支护设计

3.1综采安装巷道的锚索网支护设计

根据对锚索网支护的作用机理、安全可靠性研究分析与实践及对巷道断面的要求，设计的技术参数为：向巷道掘进宽度6.8m，煤机窝长14m、宽8.4m，高度均为2.8m，断面分别为19.04~23.52m2。

顶板支护。顶板支护结构：锚索+锚杆+W钢带+金属网。每两排锚索网支护为一组。第一排由5根锚杆、4根锚索、2根W钢带及3块金属网组成，锚索沿巷道中线成对称布置，两肩布置2根斜锚索，其余2根布置在巷道中部，中部锚索垂直于顶板；5根锚杆分别布置在巷道顶板的锚索之间，锚杆和锚索均穿过W钢带锚入顶板。第二排由2根锚索、7根锚杆、2根W钢带及3根金属网组成；第二排布置时，除将第一排顶板两肩的斜锚索改为斜锚杆外，其余与第一排相同，煤机窝处的顶板支护与之相同，只是每排增加2根锚杆。上述支护间排距均为800mm×800mm。

巷帮支护。巷帮支护结构：锚杆+金属网。巷道两帮均布置4排锚杆，巷帮锚杆垂直锚入巷帮。

3.2综采拆除巷道的锚索网支护设计

根据对巷道的要求，巷道净宽为2.6m，净高为2.8m，掘进断面为7.28m2。

顶板支护。顶板支护结构：锚索+锚杆+W钢带+金属网。锚相间排距800mm×800mm，除肩窝处为斜锚杆外，其余均垂直于顶板，每间隔两排锚杆打一根锚索，锚索沿巷道中线布置。

作者简介：孙玉山（1964~），男，辽宁本溪市人，采矿工程师，从事采矿技术工作。