对拉锚索在松散三角煤柱中的应用

摘要：为解决松散三角煤柱巷道变形、维修难度大的问题，以东庞煤矿21112运料巷三角煤柱支护为研究对象，分析出在原设计中巷道支护的缺点和不足，革新了设计方案，并通过试验确定了“对拉帮锚索+对顶板帮锚索+对底板帮锚索+锚杆+H型钢带梁+钢筋网片”联合支护方案，并通过顶板离层仪观测记录对比得到结果，结果表明此种支护方案有效增加了巷道的稳定性。

Abstract： In order to solve the deformation， difficult maintenance of the inattentive triangular coal pillar roadway. This paper takes the triangular coal pillar supporting in 21112 supply gate of Dongpang Coal Mine as the study subject to analyze the shortcomings and inadequacies of the original design in roadway support， renovate the design plan， determine the combination supporting scheme of "counter-pulled anchor + counter-roof anchor + counter-baseboard anchor + rock bolt + H-Section Steel Beam + steel mesh" by the test. And the results are gotten through the observation records comparison of roof separation indicator， the results show that this supporting scheme effectively increases the stability of the roadway.

关键词：对拉锚索；三角煤柱；联合支护

Key words： counter-pulled anchor；triangular coal pillar；combined supporting

中图分类号：TV223 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）12-0109-02

0 引言

冀中能源股份有限公司东庞矿位于河北省邢台市内丘县大孟镇境内，主采煤为2号煤，矿井分-300和-480两个水平。现-480水平为主要开采水平，随着矿井不断向深部开采，受自然地压、老空区来压影响，各采面交替交替期间相邻工作面共用运料巷煤柱矿压显现尤为剧烈，原“锚索+锚杆+菱形金属网+H型钢带梁”联合支护方案，在针对当前矿压较大、煤壁松软巷道时，支护效果不理想，巷道位移量较大，巷道成型差，锚网支护失去作用，常常需要二次支护。在尤其是“三角煤柱”需要反复整修周期缩短，与此同时用工、用料给矿井开采带来了经济负担，同时给安全生产、工作面顺利快速接替带来障碍，如果能够够有一种行之有效的支护设计方案则对煤矿用工用料、安全生产等工作带来巨大好处。经过反复试验探索最终确定了“对拉帮锚索+对顶板帮锚索+对底板帮锚索+锚杆+H型钢带梁+钢筋网片”联合支护方案，解决了之前常常需要二次支护的难题。

1 -480深部水平11采区21112工作面运料巷道车场三角煤柱围岩破坏情况

东庞矿21112工作面边眼巷道围岩硬度较小，且顶板有含水层，21112煤岩综合柱状图（图1），层理及裂隙发育易氧化剥落称破碎状，遇水后极易发生水解、泥化、膨胀，常常是刚刚支护好一两天后锚杆失效，21112工作面运料巷车场三角煤柱压力集中，巷道成型困难，整修进度缓慢，工程反复。21112工作面三角煤柱支护难，破碎的网兜、鼓帮常常导致运输线的安全间隙不够，翻车掉道时有发生，甚至影响通风断面，给安全生产带来巨大隐患。另外21111工作面回采完毕后老空区来压，巷道围岩随着采空区压力来临，煤岩松散、破碎，增加了支护难度，严重情况下无法浇注成功，锚网支护的主动性支护特性无法实现，鉴于此必须优化设计。当前煤炭形势持续低迷，通过住化学浆的方式来达到煤岩的完整性，来锚网支护的质量成本较大。在此情况下，“对拉锚索+帮锚索向顶板、底板+钢筋网片+锚杆+H型钢带梁”较完美地解决了这个难题。

2 三角煤柱变形破坏特点

①三角煤柱围岩变形较大、速度较快，使锚网支护体主动支护特性和围岩破碎较大的特征不相适应。易发生较大网兜，使内部岩体松散，导致岩层结构受到破坏，使帮锚杆失效，从而使支护失效，对拉锚索结合钢筋网片支护，能及时封闭煤岩尽量使围岩结构不被破会，使巷道围岩支护稳定，保证巷道成型。

②三角煤柱周围煤岩上覆岩层压力由巷道围岩承担，只有保证支护体内围岩稳定性才能在较长时间内保证巷道的成形性，提高了围岩岩体强度，就提高了围岩自身的承重能力。

3 三角煤柱压力集中区巷道支护参数确定

针对东庞矿21112运料巷三角煤柱工程地质条件和巷道破坏情况，经过反复研究决定采用“对拉帮锚索+对顶板帮锚索+对底板帮锚索+钢筋网片+H型钢带梁+锚杆”联合支护（详见图2），具体支护参数和施工工艺为：

①根据围岩松动圈的组合拱理论计算巷道帮锚杆的基本参数，帮锚杆长度l=a+b+c=800+950+50=1800mm，其中：a表示锚杆间排距，mm；b表示组合拱厚度，mm；c表示锚杆外露长度，mm。锚杆直径Φ=K■=16mm，其中：Q为锚杆锚固力，取50kN；δs为A3钢抗拉强度，取380MPa；K为富余系数取1.3。顶锚杆采用？准22×2400mm等强度螺纹钢锚杆，锚固力不低于150kN，间排距800×800mm。帮锚索采用？准15.24×4500mm钢绞线锚索。

②点锚索、顶锚杆托牌、帮锚杆托牌、H型钢带梁、钢筋网片：点锚索牌采用400×400×8mm优质钢板切割而成、200×200×8mm、200×200×40mm木牌和KM-15-1型夹片式锁具组合使用；顶锚杆托牌采用？准150×9×26优质钢牌；帮锚索采用？准15.24×4500mm钢绞线；帮锚杆托牌采用130×130×8mm金属托牌；H型钢带梁采用？准12mm圆钢制成3.3m钢带梁，中间横筋点焊牢固；钢筋网片采用1×1.1m、网格60×60mm、钢筋？准6.5mm冷拔焊接而成。

③对顶帮锚索距顶板1.0m，仰角20°，使用树脂药卷将锚索的尾部固定在顶板上；对底帮锚索距底板1.0m，俯角20°，使用树脂药卷将锚索的尾部固定在底板上；对拉帮锚索，根据三角煤柱跨度小的特点，在三角煤柱巷帮一侧中部施工帮锚索帮锚索孔，锚索孔穿透三角煤柱，之后将帮锚索伸进孔内，在巷帮两侧同时涨拉，锚固力达到100kN即可。

H型钢带梁结合钢筋网片能够将单根锚杆链接组成一个整体承载结构，对顶帮锚索、对底帮锚索和对拉帮锚索更加增强了支护体的整体性，提高锚杆支护的整体效果，并且能够有效的控制网兜，延长岩石松动圈形成时间，增加了整修好巷道的使用寿命，提高了锚杆支护的整体效果。

此支护方案施工流程：爆破掘进打顶板锚杆空挂钢筋网片安装H型钢带梁安装顶锚杆打帮锚杆空挂钢筋网片安装H型钢带梁安装帮锚杆打对顶板、对底板帮锚索空安装对顶、底板帮锚索打对拉帮锚索空安装对拉帮锚索。

4 优化设计方案后巷道顶板离层及巷帮变形观测

经过优化设计方案，通过安装的顶板离层仪观测显示，由原来的15日深点0mm，浅点30mm，变为15日深点0mm，浅点0mm；巷帮由原来的15日两帮局部煤壁松散、片帮，变为15日两帮煤壁无明显网兜。据此说明优化设计方案后的巷道整修成型效果显著。

5 结论

①随着矿井开采水平的延深，矿井压力进一步加大，三角煤柱上覆载重也随之加大，对支护体的要求跟着提高。三角煤柱是三向应力集中区，对煤岩的破坏力更强，整修时采用原设计方案，锚网支护的主动支护特性难以利用。

②采用“锚杆+煤柱对拉锚索+对顶板帮锚索+对底板帮锚索+钢筋网片+H型钢带梁”联合支护方案后，能够做到充分利用围岩与支护的相互作用，对松软煤柱有很好的支护效果。

参考文献：

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