大断面煤巷联合支护在井工二矿的应用

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摘要：安家岭井工二矿9#煤掘进巷道属于大断面巷道，沿顶底板掘进，巷道跨距大，支护困难，利用高强度、高预紧力锚杆和锚索支护理论提出了巷道的支护理论并在现场应用，取得了理想的支护效果。

关键词：大断面；高预紧力；围岩变形；支护参数；底鼓现象

中图分类号：TD353文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）13-0133-03

井工二矿9#煤层，大断面巷道施工中，在采用锚杆+W型钢带+网联合支护的基础上，配合高预应力锚索，实现了对大断面巷道围岩的有效

控制。

1概况

井工二矿9#煤层厚9.82～14.29m，平均厚度12.39m，煤层倾角1.3°～3.6°，平均2.3°。煤层产状平缓，裂隙较发育。9#煤层呈黑色，块状，半亮型煤为主，块及粉状，性脆易碎，结构复杂，含1～8层夹矸，夹石岩性多为泥质岩、高岭岩，局部夹粉砂岩薄层。

9#煤层直接顶板以泥岩和砂质泥岩为主，并且有中粗砂岩，以石英长石为主，次为暗色物质，分选磨圆差，泥质胶结，含菱铁矿结核，有时为粉细砂岩，局部有灰黑色泥岩。

2工作面巷道支护设计

工作面巷道为沿煤层全高掘进，即沿煤层顶、底板掘进。巷道断面为矩形，掘进断面为5.4m×3.6m，掘进断面19.44m2，采用左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆、金属网、W型钢带、锚索进行支护如下图所示：

2.1顶板支护

锚杆布置：顶板选用Φ22×2400mm左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆，锚杆间、排距900×1000mm，每排6根，螺母规格为M24，锚固长度为1675mm，每孔使用树脂锚固剂K2335和Z2360各1根，钻孔深度为2300～2350mm。锚杆锚固力不得小于100kN，预紧力矩不得小于300N·m。

锚索布置：采用Ø17.8mm×7.3m钢绞线，“矩形”布置，间排距2000×3000mm；锚固长度为1755mm，每个锚索钻孔安装1根K2335和2根Z2360树脂药卷，钻孔深度为7000～7050mm。锚索安装角度与顶板垂直布置，预紧力不小于100kN。

金属网布置：铺设φ4经纬网，规格：长×宽=3000×1300mm，网格80×80mm，网与网之间必须有80mm搭茬，压茬处每隔100mm用双股14#铁丝扭结牢固，每扣拧2～3圈。

2.2巷帮支护

锚杆采用Ø18×1700mm玻璃钢锚杆，间排距1000×1200mm，每排每帮各布置3根，螺母规格为M24，最上面一根距顶板300mm，每孔使用1根K2335树脂锚固剂。锚杆锚固力不得小于70kN，预紧力矩不得小于200N·m。

帮网采用高强度塑料网，规格：长×宽=3000×1500mm。网与网之间必须有80mm搭茬，压茬处每隔100mm用双股14#铁丝扭结牢固，每扣拧2～3圈。

以上锚杆和锚索钻孔均为28mm，锚杆外露长度不大于50mm，设计预紧力矩为300N·m，锚杆托板采用150mm×150mm×8mm的拱形高强度托板。锚索采用高强度低松弛钢绞线， 头部设有树脂锚固剂搅拌头，尾部配有高强度锁具。锚索预紧力不小于100KN，锚索托板规格为300mm×300mm×16mm。

3大断面巷道的破坏形式

3.1冒顶破坏

在断层、破碎带等地质构造附近，顶板随着时间的推移会出现下沉现象，且下沉速率由小变大，最终回出现冒顶。在冒顶之前有明显的迹象可循，如顶板下沉量大，风化严重，肉眼能够观察到顶板出现破碎严重，并有漏渣现象，网包大，联网接口出现撕裂，导致冒顶。从以往的冒顶区域冒落的锚杆分析：锚杆的受力变形并不严重，但锚杆的锚固长度达不到要求。锚索有的被拉断，有的锚固部分还在上面。

3.2巷道两帮向巷道中间整体挤压

在巷道开始掘进期间，帮支护有滞后现象，导致两帮向巷道中间挤压现象，经过一段时间的变形稳定后，两帮可能回重新达到新的平衡稳定。但是在受到相邻巷道掘进时或工作面回采时，两帮的变形可能回加剧，导致两帮挤压严重，只能重新修正两帮，让两帮压力得到释放后，才能达到很好的支护效果。

3.3底鼓现象

井工二矿的底鼓情况并不严重，只有当两帮挤压严重，从而导致地板压力变大后，才会出项严重的底鼓现象。底鼓与两帮移近量成正比。

4大断面巷道破坏原因分析

4.1复杂的地质条件影响

第一，井工二矿属于新建矿井，其地质条件复杂，地质资料不全，在井下施工过程中经常遇到复杂多变的地质构造，煤体松软，且强度不高，煤质不均，厚度不均，煤体裂隙发育，在开挖过程中，会导致煤体的裂隙扩张，导致两帮压力增加，顶板破碎。

第二，井工二矿的直接顶以泥岩和砂质泥岩为主，顶板层理发育，易风化，微裂隙多。当顶板受到采动影响时，微裂隙张开，造成层面出现小离层，是顶板出现板块状，最终使得顶板失去一定的承载能力。

第三，在打锚杆与锚索时产生的水流对围岩和煤体造成影响，使得围岩的摩擦系数降低，使得锚杆和锚索产生错动现象，影响支护质量。

4.2生产与施工因素的影响

第一，井工二矿的巷道属于大断面巷道，沿顶底板掘进，煤层对顶底板的凝聚力减小，导致顶板容易产生整体的滑动。

第二，锚杆和锚索的预紧力不够，主要受工人的作业质量影响，不能达到设计的预紧力要求，只能起到被动的支护作用，只有当顶板发生围岩产生变形后，才能起到支护作用，所以必须加大预紧力，使得锚杆起到主动支护作用。

第三，W型钢带可以使得顶板和帮得支护面积加大，并且能够加大预紧力，使得顶板受力均匀。有效地防止顶板的变形。

5大断面巷道的支护对策

首先，增强预紧力，使得锚杆主动受力，将顶板岩层压紧，微裂隙不能张开，顶板不能产生离层，限制了顶板的下沉，杜绝了顶板的冒顶现象；增强预紧力能够使得整个支护体系达到一个完整的支护系统，使得支护面积加大，减少顶板事故的

发生。

其次，巷道支护必须使用高预应力锚索进行加强支护，把浅部的松软岩层固定到深部的稳定岩层中，起到决定性的稳定作用。

再次，在过断层、褶皱、破碎等构造带时，减小锚杆和锚索的间排距，并保证短掘短支，必要时要进行喷浆封闭围岩。

最后，加强矿压观测，发现顶板出现下沉，破碎地带，进行补打高预应力锚索，并进行喷浆封闭围岩。

6结论

锚杆和锚索联合支护是井工二矿大断面巷道目前最有效的支护方式，大断面巷道宜采用高预应力、强力锚杆、锚索支护的设计理念。在大断面巷道支护中，锚索支护具有减小跨距的作用，能够控制顶板的下沉。

基于高预应力、强力锚杆的支护理论，结合现场的观测，在新掘进的巷道中基本上没有出现大的变形，是高强度、高刚度、高预紧力锚杆、锚索支护体系成功应用，有效地阻止了巷道围岩的变形，控制了巷道的破坏，为井工二矿大断面的支护提供了有效地技术途径。

参考文献

[1]马念杰，等．煤巷锚杆支护新技术[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2006．

[2]钱鸣高，刘听成．矿山压力及其控制[M]．北京：煤炭工业出版社，1992．

[3]勾攀峰．巷道锚杆支护提高围岩强度和稳定性研究[D]．徐州：中国矿业大学，1998．

作者简介：姜玉连，男，中煤平朔煤业有限公司安家岭井工二矿矿长，研究方向：煤矿采掘与安全生产管理。