义络公司煤层巷道联合支护设计与应用

[摘要]工作面上、下巷的稳定性是影响采煤工作面安全开采的重要因素，本文对采用锚杆、锚索、锚网、工字钢棚联合支护机理进行了阐述，并对其现场应用情况及实际效果作了简要介绍。

[关键词]工作面上、下巷 煤层巷道 联合支护

[中图分类号] TD353 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-3-345-1

0前言

工作面上下巷的稳定性是影响采煤工作面安全开采的重要因素，选择合理的巷道支护形式是确保巷道巷道围岩稳定性、支护质量的首要条件。义络公司是典型的三软煤层，矿井原工字钢对棚支护方式工字钢棚梁扭曲、工字钢棚腿容易向巷道内侧倾斜扭曲，工作面在回采期间上、下巷需耗费大量的人力、物力多次返修，这不仅增加了巷道施工工程量，也不利于矿井的安全生产。

1煤巷联合支护设计

1.1设计的理论基础

联合支护的力学构思基础是在支护结构体的内部设计刚性层和柔性层，并在两者之间预先设置一定的间隙量，从而支护结构体就能够吸收巷道围岩的变形，其本身具有的柔度和设置的层间隙不仅能够适应软岩地质条件下的巷道围岩变形，而且其本身所具有的刚度能够起到限制部分围岩有害变形的作用。采用锚杆、锚索、锚网与棚式支护的联合支护技术，实际上是主动支护与被动支护的结合，合理运用该技术的关键点在于设置主动支护与被动支护的间隙量，通过对围岩变形量的合理控制，使其释放了部分塑性变形能量，形成了稳定的塑性区域、把围岩应力转移到岩体深部，柔性层（锚杆锚索支护体）变形、释放能量和刚性层（工字钢棚）接触后，形成了科学有效的支护结构体。

1.2支护方案设计

（1）巷道施工断面及工字钢棚设计

巷道断面根据通风行人及运料的需要采用梯形，巷道梁长3.1m腿长2.4m，净高2.12m，底部宽度3.89m，净面积7.1。按照联合支护要求工字钢棚有锚杆锚索支护。巷道两帮需要预留部分间隙以便围岩变形时的压力释放，巷道两边预留0.2m让压空间。棚式支护采用12#工字钢对棚支护，棚距0.8m。顶梁经过特加工形成一定的微拱形。在保证工字钢架设质量情况下，拱形顶梁具有一定的收缩性，能够承载顶板强压，比较适合用于动压影响巷道。但是拱形支架顶梁受侧压影响较大，容易歪棚，扭梁。鉴于此采用微拱形棚支护。

（2）锚杆、锚索参数设计

锚杆规格：采用左旋无纵筋螺纹钢锚杆，杆体直径20mm，长2500mm；

锚索规格：采用直径18mm钢绞线作为锚索，长5500mm，距锚索头部50～100mm位置用8#铁丝均匀捆扎4～6圈以增强树脂药卷的搅拌效果，尾部配有长300mm槽钢作为托盘，外加高强度锚具；

锚杆树脂规格：采用2支树脂药卷，规格为Z2335，钻孔直径为28mm；

锚索树脂规格：采用3支树脂药卷，规格为Z2350，钻孔直径为28mm；

锚杆托盘：采用拱型高强托板，采用圆形形状；

锚索托盘：采用12#槽钢托板，厚度15mm，长300mm，中间成孔20mm；

钢筋托梁：采用12#圆钢加工而成；

锚网采用直径4mm冷拔丝网，网格为40mm×40mm；

支护间排距800mm×800mm；

锚索锚杆的使用应煤层厚度而定，确保锚杆锚索打入直接顶的情况下优先使用锚杆。

2工程应用

2.1施工巷道的基本情况

义络公司煤层巷道基本情况：煤层倾角30-35°，煤层厚度3-10m。直接顶为砂质泥岩厚度3-8m、直接底为泥岩厚度2-4m。

按照上面1.2的支护设计方案在义络公司38041工作面上巷进行了现场实验，试验成功后在36020综采工作面上下行进行了应用。

2.2煤巷施工工艺及要求

（1）工艺流程

首先棚式支护巷道成型，棚式支护时铺设锚网，滞后1.6m打钻安装锚杆锚索，之后安装梯子梁。

2.3施工技术要求

（1）棚式支护巷道成型必须保证施工质量，不能片冒，两帮留出0.2m的让压空间。

（2）必须保证锚杆锚索钻孔成型质量，钻孔成型后用压风冲洗钻孔，以便安装锚杆锚索。

（3）树脂药卷搅拌时间30min左右不能过长、过短。

（4）锚固力不低于60KN、预紧力不小于15KN。

（5）为预防工字钢棚扭倒，棚与棚之间应打撑杆。

3支护效果检验与分析

采用新的锚杆+锚网+工字钢对棚的联合支护技术之后，对巷道围岩变形量进行了监测，观测发现巷道变形在掘进后10天内基本稳定，15天的时间内积累变形量280mm，变形速度18mm/天，而原先采用的棚式支护方式返修之后15天的时间内累计变形量约600mm，变形速度均值40mm/天。采用锚杆+锚网+工字钢对棚的联合支护技术之后，变形量及变形速度为原来的一半，变形得到有效的控制，取得了良好的支护效果。

锚杆锚固力检验与分析：在试验巷道内，间隔10m取一个测点，每个点抽取2个数据，共抽取了20个数据。其中帮锚杆10跟2根锚固力没达到要求，顶锚杆锚固力均超过了设计值，达到了工程质量标准要求。

4结语

采用锚杆锚索锚网工字钢棚联合支护，较好的控制了围岩活动，在工作面上、下巷掘进中取得了较好的支护效果，这对于提高支护质量、增加效益、降低陈本，保证安全生产具有重要意义。