锚带网联合支护在特厚复合顶板中的应用

摘要：本文介绍了龙煤股份公司鸡西分公司双河煤矿首次采用新型高强度树脂锚杆在动压区内支护3#煤层综采工作面上巷的基本情况，通过支护实践总结分析了在特厚复合顶板情况下在动压区内支护的一些经验和教训，为以后掘送3#煤层以及顶动压掘送巷道提供了经验和借鉴。

关键词：特厚复合顶板 动压区 顶压掘送

新型高强度锚杆支护技术在鸡西分公司推广和使用已比较普遍。但在动压区内特厚复合顶板的支护方面还是空白。下面谈一谈双河矿西区3#层Ⅱ条带采面上巷动压区内的特厚复合顶板的支护过程的施工工艺和具体要求。

1 工程概况

1.1 双河煤矿三水平西区3#左部Ⅱ条带，为同片盘内Ⅰ条带综采接续面，其巷道布置如图（1）示。总工程量2050m，下巷520m，上巷560m，切面170m，尾排及横川800m。

1.2 3#煤层属中厚煤层，其煤层结构比较简单，煤层厚度2.4m，伪顶为细粉砂岩，厚度在1.5m左右，并且层理较发育，4#煤层位于其上方，厚度1.8～2.0m，4#煤层顶板为细砂岩，厚度为5m，3#煤层的直接底板是细砂岩，厚度为1.5～2.0m，并且层理较发育。煤层倾角在6°～14°之间，其走向变化较大。对于3#层Ⅱ条带来说，主要位于三水平深部，其采深、垂直压力分别为800m、 20Mpa，受F1大断层的影响和制约，进一步扩大了地质变化的范围，3#、4#煤层的间距呈现变小的趋势，由原来的16m变为2.5～4.0m，其煤层柱状如图（2）所示。

2 支护参数设置

对于支护材料，通常情况下，选择φ18左旋纵筋螺纹钢杆体，锚固剂端头锚固选择长2000mm，CK2335型树脂，其锚固长度通常为700mm，锚杆之间的排距控制在900x1000mm，采用10#镀锌铁丝编制的菱形网做金属网，其网孔为40mmx40mm，规格1200mmx1800mm，钢带采用规格为2900mmx80mm和2.75mm钢板制作的“W”钢带。

3 锚网钢带、锚索支护原理

3.1 支护工艺选择新型高强度树脂锚杆，在对锚杆进行安装的过程中，顶锚杆的初锚力通常情况下需要达到80KN，在初锚力的作用下，锚杆产生的预紧力，进一步对围岩进行约束，在锚杆的端点同时形成压缩区，该压缩区的特点是交叉重叠，同时形成刚性压缩区域带组合平衡拱，该平衡拱具有一定厚度，并且连续。

3.2 锚杆本身只起组合作用，不能承载。通常情况下，对于上覆岩体，组合平衡拱能够起到支撑的作用，同时围岩反作用于组合梁。在对巷道进行爆破的过程中，巷壁往往会产生一些裂隙，在锚杆预紧力的影响下，会导致锚杆间的岩块脱落，进而在一定程度上造成锚杆失效，使组合梁的作用遭到破坏，进一步使得支护作用弱化或消失。

3.3 在靠近两帮处，倾斜安装两根顶板锚杆，同时在两帮煤体有效支撑的顶板范围内深入上部的锚固端，为了加强组合梁的支护强度，提高组合梁与靠煤帮角处的抗剪能力，采取措施使组合平衡拱纵深到煤帮有效支撑范围内。下端与锚杆之间通过钢带进行相互连接，同时施加预紧力，进一步使锚杆与钢带构成一个整体，共同支撑上覆岩体。

3.4 将锚索支护工艺应用到支护过程中，将组合梁悬吊在巷道顶板上部的稳定岩层中，对于锚索来说，由于施加的预紧力较大，因此在一定程度上挤压岩层中的层理、节理、裂隙等不连接面，进一步增加了彼此之间的摩擦力，围岩的强度大大提高，锚网钢带的支护作用得以巩固和强化。

3.5 对煤帮加大支护的力度，在支护过程中，支护网选择使用φ16圆钢锚杆配合菱形锚网，其初锚力通常情况下为30KN。通过上述处理，煤帮的承载能力进一步增加，同时支撑对上覆岩体及组合平衡拱，在动压的影响下，导致采空区的煤帮剧烈变性，进一步增加了煤帮的承载能力，对煤帮片落进行有效的束缚，巷壁对顶板支护作用大大增强。

3.6 支护的原则：在对上覆岩体进行支护的过程中，通常情况下需要遵守“三高一大两到边”的原则，所谓三高一大两到边就是：在设计锚杆的过程中，在强度、预紧力、可靠性三个方面要高，间排距要科学合理地增大，顶板和帮要支护到边，并且不大于300mm和200mm。

4 施工工艺

4.1 在巷道掘进施工过程中，采用综掘机进行施工，巷道断面为8.0m2，最大控顶距控制在1.2m，在施工过程中，顶板挂菱形金属网，并且需要抻紧金属网，避免出现松懈，可以在工作面后面打帮锚杆，但是滞后距离控制在30m，锚杆托盘与巷壁之间要贴紧，防止松动。

4.2 改方案后的施工要求。将一排锚索补布在原巷道顶板，锚索的规格为：直径φ15.24mm，长7.0m，预紧力大于13吨，锚索间距2.0m，采用φ16圆钢树脂锚杆制作帮锚杆，长度1.6m，预紧力大于3吨，帮补挂菱形金属网，并且布置两排，间排距为1.0m×1.2m，要求60天内完成200m巷道预留变形量，尽量避免强烈破坏围岩。

5 3#左部II条带动压区支护总结分析及效果

5.1 通过对支护经验进行总结，重新确定支护方式，在巷道支护过程中，通过采用锚网、钢带、锚索等联合支护，对于帮的支护要给予高度关注，在动压区内，有效地支护了动压显现剧烈的掘进巷道，通过支护，顶板下沉量控制在300mm，巷帮移近量较大的地方有两处，其变形量400mm，不影响巷道的使用。

5.2 更新支护概念，对支护加大投入，施工作业严格遵守施工工艺要求，对帮支护给予高度的重视。在I条带施工，由于原来采用的支护方式如图（3）所示，对顶板进行有效的支护。另外，在II条带施工过程中，由于使用自制钢丝绳和钢带，质量难以保证，因此在顶板来压时，经常会导致钢带失效，对于顶帮来说，由于移近量过大，影响对围岩的支护。所以以后进行施工时，为了提高支护质量，通常需要采用新的支护设计方案，如图（4）所示，这种支护方式能够对围岩进行有效的支护。

5.3 对施工工艺加强管理，提高员工素质，强化责任心，对支护加大监督检查的力度。在施工过程中，为了确保工程质量，锚杆要杜绝失效，铺平伸直锚网，密实接触帮，保证锚索锚固的深度和初锚力等。

5.4 根据地质条件的实际情况，对支护方案进行及时的调整，及时采区补救措施，对发现的支护薄弱环节进行处理，II条带在I条带深部，其围岩变化显著，特别3#煤层与上部4#煤层层间距由原来的16m左右，变为2.5～4m，岩性变化较大，增加了符合顶板厚度。

6 结论

通过西区3#层II条采面上巷的施工，我们认识到，在今后的采区巷道布局上尽量避免顶压施工，造成支护成本加大，在本层接续中，人员队组过于集中，也不利于安全管理。

参考文献：

[1]黃福吕.兖州矿区煤巷锚网支护技术[J].内蒙古科技大学学报，2000（1）.

[2]袁和生.煤矿巷道锚杆支护技术[M].北京：煤炭工业出版社，1997（9）.

[3]何满潮，袁和生，靖洪文.中国煤矿锚杆支护理论与实践[M].科学出版社，2004（4）.

作者简介：郭大力（1968-），男，现就职于黑龙江龙煤矿业集团鸡西分公司安全监察部。