煤层巷道交岔点锚网索支护技术应用

煤层巷道交岔点锚网索支护技术应用

卞景奎

卞景奎（淮南矿业集团谢一矿）

摘要：随着开采深度的不断增加和地应力不断增大，矿井煤层巷道交岔点原有U型钢梁支护和木抬棚支护等已不能满足安全生产。利用锚网索联合支护能主动、有效强化围岩强度和保持围岩稳定，有施工简单、成本较低、安全可靠、改善作业环境等优点，特别是减少由于支护材料运输和装卸支架的大量工作量，减少了工人劳动强度，为实现煤矿高产高效创造了有利条件。

关键词：煤层巷道锚网索联合支护矿压离层

0引言

谢一矿随着开采深度的不断增加和地应力不断增大，矿井煤层巷道交岔点原有U型钢梁支护和木抬棚支护等已不能满足安全生产。在煤层巷道交岔点支护技术方面，已由过去单一的木抬棚支护形式逐步发展为各种多次支护、联合支护形式，并形成了各种支护系列技术；特别是近年来锚索技术的发展十分迅速，已经成为深部矿井松软岩（煤）巷道支护的重要技术，其独特优点是能把深部围岩强度调动起来，和浅部支护岩体共同作用，控制巷道稳定性；利用锚网索联合支护能主动、有效强化围岩强度和保持围岩稳定，有施工简单、成本较低、安全可靠、改善作业环境等优点，本文以此为重点，论述煤层巷道交岔点锚网索支护技术应用。

1煤层巷道交岔点锚网索支护

1.1试验巷道地质概况试验巷道为南一采区5111B10工作面上下顺槽，该区内，赋存一个可采煤层（B10煤层），煤层最大厚度2.1m，最小厚度1.3m，平均厚度1.7m；煤层老顶为细砂岩（硅质胶结），均厚7.0m，坚硬。直接顶为细砂岩（泥质胶结），均厚2.0m；煤层直接底为砂质泥岩，均厚0.8m，老底为细砂岩，均厚9.0m。煤层倾角22°，作面中部上覆B9煤已回采，上风巷中部邻近的B9、B10、B11煤层已回采，其中B9煤层与B10煤层层间距45m，B11煤层与B10煤层层间距25m。

1.2支护方案在借鉴其它矿经验的基础上，结合我矿的具体情况，以地应力现场实测值为基础，总结研究出“地质力学评估—初始设计—现场监测—信息反馈—修改设计”的动态设计方法，使锚杆参数设计科学合理，工程技术人员操作方便。

煤巷锚杆支护与传统的岩巷锚喷支护体系有着本质的不同，近几年来之所以煤巷锚杆支护技术取得成功，就是因为对传统的岩巷锚喷支护技术进行了彻底的改革。煤巷锚杆支护技术的主要特点是全长锚固的大杆径、高强度组合式锚杆支护体系。超高强度的直径22mm锚杆杆体的破断强度可达314kN。

使用高强度螺纹钢锚杆杆体，配合不同凝胶时间的系列化树脂锚固剂，可以实现锚杆杆体的全长锚固或加强锚固，使锚杆的锚固强度达到或超过锚杆杆体的极限强度，提高对巷道围岩的加固效果。

煤巷锚杆支护技术的另一特点是采用锚索、钢带、金属网等组合形式，把单一的锚杆组合成整体结构，形成空间力系，对围岩起到有效的整体加固作用。

1.3方案选择因实验巷道原采用架棚支护，其交岔点支护断面较大（15.6m2），根据锚网索联合支护原理和试验巷道具体条件，决定采用锚杆+锚索+W钢带+金属网联合支护方式。锚杆规格为22#-M24-2400，钢号BHRB600，采用两支低粘度树脂药卷树脂加长锚固（一支规格为K2335，另一支规格为Z2360），钻孔直径为28mm；锚索规格为φ22-1×19-1-6300，钻孔直径28mm，采用一支K2335和两只Z2360低粘度树脂药卷锚固；W钢带规格为W280×4×4800-6-900；采用金属网护顶，网孔规格50×50mm。

1.4试验巷道现场矿压观测及结果分析通过在试验巷道交分点及附近2m内上下帮中所设置的巷道顶板离层监测仪、巷道围岩表面收敛测量基点及锚杆锚索锚固力动态监测等矿压观测仪器，观测试验巷道的顶板离层量、表面收敛量及锚杆锚索锚固力等巷道矿压显现的特征值，对观测结果进行分析，以检测锚网索在该围岩条件下适应性，检测本试验方案支护参数设计是否合理，为该矿区的支护设计优化提供技术参考和技术参数。

1.4.1巷道表面位移观测根据三角形表面收敛测量原理，通过近二个月的观测，获取了表面位移的实测值。经计算其表面位移变化曲线。

从观测结果分析，巷道在掘后一定时间内(近二个月)，在支护与围岩共同作用下，在一定的变形范围内实现了巷道的稳定。由巷道围岩收敛量来看，巷道四周呈均匀内挤的趋势。从围岩位移变化曲线来看，巷道在掘后二个月左右基本趋于稳定。由此可见，该支护方案在控制巷道的变形方面取得了预期效果。

1.4.2顶板离层的观测采用顶板离层指示仪]进行实测。

从深孔位移的观测结果可以看出，掘后巷道顶板离层也在不断变化，这也是支护与围岩相互作用的过程。从离层量来看，锚杆和锚索的共同作用既适应了巷道变形，又控制了巷道变形，有效地控制了顶板下沉，从而说明设计方案的锚杆和锚索的设计参数满足对巷道稳定控制的要求。

1.4.3锚杆锚索锚固力的监测通过观测锚杆锚索锚固力的变化情况，由锚杆锚索锚固力的观测结果绘得锚固力变化曲线。

两帮和顶板锚杆锚索的锚固力及其变化情况不完全一致，这主要是由于煤层的结构变化和施工质量等因素造成的。从顶板和两帮锚杆的锚固力变化趋势来看，锚固力有趋同特征，说明巷道围岩变形、应力分布将趋于协同。从锚索锚固力大小来看，其与锚杆的锚固力大小基本相同，说明锚索已经起到了调动深部岩体强度的作用，但其锚固力远没有达到最大的锚固强度，这为巷道后期受采动影响锚索起加强支护作用留有较大的系数，可以实现巷道在服务期内的稳定。综上所述，通过现场试验巷道及其矿压观测结果来看，该支护方案设计是完全可行的。

1.4.4实验结论试验巷道采用联合支护后，围岩最终变形为:顶板下沉量150mm，两帮相对移近量200mm，巷道完好，只是在巷道底角局部出现轻微破坏。说明在煤层巷道中采用锚网索联合支护交岔点技术是可行、有效的。

2结论

煤巷大面积交岔点锚杆支护属于“主动”支护方式，有利于加固和提高围岩强度，保持巷道围岩的长期稳定。与棚式支架相比，锚杆支护可以节约大量钢材、木材，降低支护成本、减少由于支护材料运输和装卸支架的大量工作量，特别是减少了工人劳动强度，改善了作业环境，为实现煤矿高产高效创造了有利条件。