锚网索在急倾斜煤层巷道支护技术中的应用

王野

（国投新集能源股份有限公司新集三矿，安徽 凤台 232100）

1 概述

新集三矿隶属于国投新集能源股份有限公司，位于安徽省凤台县境内，地处淮河北（西）岸。井田面积6.8174km2，矿井地面标高+20m～+22m，矿井地质储量16130.7万吨。矿井为急倾斜煤层开采矿井，由合肥煤炭设计研究院设计，设计能力30万吨/年，后经新集矿区设计院补套设计为60万吨/年。2006年经安徽省经贸委核定生产能力为75万吨/年，截至目前服务年限为11.6年。

2 急倾斜煤层巷道支护存在的问题

-285m西四3煤注浆巷位于一水平西四采区。煤层顶板以灰白色，厚层状的中粗砂岩为主，中粗粒结构，致密，坚硬，局部发育有灰～深灰色的砂质泥岩；底板以灰黑～黑色、厚层状海相泥岩为主，断口平整，发育有炭质薄膜，含有少量的植物化石碎片和大量的白云母碎片。该巷沿3煤顶板施工。

3 施工工艺

敲帮问顶→校正中、腰线→打上眼、放炮→找顶、打带帽点柱→打中、顶部锚杆、锚索、挂网→安设防片网→倒货→打帮部锚杆、锚索→打下眼、放炮→敲帮问顶→出货。

4 支护设计

4.1 支护材料的选择

锚杆：φ20×2000mm左旋无纵筋螺纹钢。锚索：φ17.8×6300mm低松弛、高预应力钢绞线。托盘：锚杆托盘选用d12钢板制成150×10mm的平托板；锚索托盘选用d12钢板制成200×10mm的平托板。

金属网：规格为φ6mm钢筋焊制的1.0×1.0m或2.0m×1.0m的钢筋网。钢带：采用φ16mm的钢筋焊成的普通H型钢带，钢带分为长1.9m、3.0m两种。锚固剂：Z2350型树脂锚固剂。

4.2 支护参数的确定

（1）锚杆长度

锚杆长度计算：L=L1+L2+L3

式中：L-锚杆长度，m；L1-锚杆在巷道中的外露长度，一般取0.1m；L2-锚杆有效长度，m；L3-锚杆锚固长度，经拉拔试验后确定为1.0m。

其中：L2=B/2f=4/（2×3）≈0.7m

式中：B-巷道开掘宽度，平均取4.0m；f-岩石坚固性系数，煤、岩综合取3。

则：L=0.1+0.7+1.0=1.8m。

根据新集三矿实际情况确定选用长度为2.0m的等强度螺纹钢锚杆。

（2）锚杆间排距

锚杆间排距一般不超过锚杆长度的1/2，以有利于形成压力拱。这里取800mm。

（3）锚索长度

锚索长度计算：L≥L1+L2+L3

式中：L-锚索长度，L1-锚固段长度，取3.0m；L2-自由段长度，取2.5m；L3-涨拉段长度，取0.3m；

则：L≥3.0+2.5+0.3=5.8m。

根据新集三矿实际情况确定选用长度为6.3m的等强度锚索。

（4）锚索间排距：锚索排距为3.2×2.4m。

（5）锚杆及锚索锚固剂的使用选用Z2350树脂锚固剂，施工时每根锚索选用3支树脂锚固剂；每根锚索选用4支树脂锚固剂。锚杆顶部、帮部锚杆抗拔力≥10t；锚索顶部，帮部锚杆抗拉力≥15t。

（6）钢带布置。钢带按巷道断面形状顶部弯成弧形，两帮底脚沿巷道方向安装，每排5块，

4.3 巷道围岩观测情况

巷道围岩活动主要表现为顶板离层、下沉、冒落、两帮片帮、滑移、收敛变形、底板鼓起等。由于锚网索支护的巷道围岩活动具有隐蔽性，难以让人察觉，且围岩的破坏失稳往往没有明显的预兆，破坏具有突发性。-285m西四3煤注浆巷安设仪器有顶板离层仪和锚杆（索）测力计。通过对顶板离层情况、收敛变形情况进监测及分析，以此判定支护效果。首先在顶板稳定及中等稳定的岩层中每隔30～50m处安设一组离层仪，顶板不稳定时每隔30m安装一组顶板离层仪，在地质构造带和巷道交岔点内都要安设。具体监测数据见图 2～3。

由图中数据进行分析，顶板离层量平均值为9.9mm，巷道两帮收敛变形平均值为18.5mm。该巷道整体变形较小，已达到稳定状态。施工期间，对每根锚杆（索）锚固力进行监测，锚杆顶部，帮部锚杆锚固力≥10t；锚索顶部，帮部锚杆锚固力≥15t，从效果来看以上数据能够满足支护强度要求。该巷道顶部围岩较为稳定，两帮围岩相对顶部稳定性较差。通过一段时间的监测，该巷没有进行任何维修，支护效果十分理想，充分说明该巷道试用锚网索支护是成功的，可行的。

图2-2 85m西四3煤注浆巷顶板离层量曲线

图3-2 85m西四3煤注浆巷顶板收敛变形曲线

4.4 经济效益分析

将-285m西四3煤注浆巷以往采用架棚支护与现采用锚网索支护在经济效益方面进行比对分析，其费用组成如表1、2所示。

表1-2 85m西四3煤注浆巷架棚单位工程造价表

表2-2 85m西四3煤注浆巷锚网索单位工程造价表

由表1、2显示出，架棚支护单位工程造价为5400元/m，

锚网索支护单位工程造价为2213元/m。锚网索支护大大减少了初期投入费用，极大地提高了掘进综合效率。采用锚网索支护的巷道总计约1000m，初期投入费用节省了近319万元。

结语

-285m西四3煤注浆巷试用锚网索支护，经过一段时期的观察监测，支护效果较好，各项监测指标均正常，且该巷道没有进行返修。说明该段巷道在支护参数选择方面较为合理，满足了巷道稳定性的要求。该支护形式与架棚支护相比有几下优点：（1）在施工工艺方面，大大降低了劳动强度。（2）支护效果明显优于工字钢梯形棚支护，降低了巷道返修率。（3）节约了成本投入，经济效益显著。

[1]陆士良，汤雷，杨新安，锚杆锚固力与锚固技术[M].北京；煤炭工业出版社，1998（11）.

[2]耿献文，谭云亮，深部软岩巷道锚杆支护技术研究与实践 [J]. 非金属矿.2002，25（4）：47-48.