锚网带索联合支护在“两软一硬”煤层中的实践
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【摘 要】单纯的锚网喷浆支护、砌暄支护、刚性支护等单一支护形式难以适应“两软一硬”煤层地质条件，造成采面的整体支护强度不够，给采煤工作面的支护安全造成威胁。采用锚索网等支护多种支护形式相结合的联合支护方式，能有效阻止巷道的破坏，增加整体支护强度。
引言
云盖山煤矿一矿所采二1煤层属典型的“两软一硬”煤层，直接顶板为大占砂岩，其初次来压步距为10～16m；工作面周期来压步距为14.95m，属于Ⅱ类中等稳定性顶板，老顶属于Ⅰ类顶板；底板容许比压为1.56小于3MPa，采面的底板属于Ⅰ类松软底板；工作面在回采过程中，直接顶呈缓慢下沉或间断垮落的趋势，底板的容许比压为1.56 MPa，支柱的初撑力不能达到规程规定的11.4MPa，造成支护密度提高到4.54根/米2，但是采面的整体支护强度仍然不够，给采煤工作面的支护安全造成威胁；掘进工作面沿底掘进期间，抬煤问题是影响进尺的主要原因。单纯的锚网喷浆支护、砌暄支护、刚性支护等单一支护形式难以适应“两软一硬”煤层地质条件，本文介绍了锚索网联合支护在21301工作面的应用情况。
1 工作面煤层概况
二1煤层位于山西组中下部，上距四2煤层165m，距K2砂岩底66m，下距太原组顶部L11灰岩一般6～8m。煤层直接顶板多为厚而坚硬的灰白色中粒岩屑石英砂岩（K1大占砂岩），东北端及中部零星部位直接顶板为深灰色粉砂岩和砂质泥岩；底板为深灰色砂质泥岩，伪底为炭质泥岩和灰色根土泥岩。煤厚0～11.57m，平均3.73m。煤层结构简单，属较稳定偏不稳定型厚煤层。煤层赋存标高+250m～–430m，埋深90～755m。
2 联合支护原理
围岩物理力学状态研究表明，巷道开挖前，岩体处于三向应力平衡状态，巷道开挖后，围岩将发生两个显著变化：一是水平应力解除后，巷道周边围岩径向应力下降为零，变成二向应力，强度明显下降；二是由于应力的转移，巷道周边围岩中出现应力集中，使周边围岩受力变形，顶板下沉、两帮内移、底板臌起就是其现象之一。
锚网索联合支护技术结合了锚网支护与锚索支护的技术优点，通过锚网支护与围岩在刚度、结构上的耦合，充分发挥了锚网的支护能力以及围岩的自承能力；同时，利用预应力锚索在关键部位进行加强支护，将浅部不稳定岩层锚固在深部稳定岩层中，充分调动巷道深部围岩的强度，实现了支护体与围岩在强度上的耦合，从而达到了对完整围岩巷道稳定性控制的目的。锚索和锚注支护，滞后锚注加固的作用机理体现在两个方面：
（1）改善围岩表面应力状态：注浆压力消散后在喷层与围岩表面之间仍存在一定的残余应力，在锚喷支护的基础上进一步增加了作用于围岩表面的应力，能更加有效的改善围岩的受力状态，提高围岩强度，维护围岩的稳定。
（2）锚注形成的承载结构改变了顶板及两帮围岩的应力，巷道的垂直集中应力被传递到围岩从而降低了巷道两帮及底板承受的应力。
3 “两软一硬”工作面顺槽巷道支护设计
3.1 工作面顺槽支护方案及参数设计
机巷顶锚杆设计参数：锚杆选择：顶板锚杆杆材选用螺纹钢等强预拉力锚杆， 加M型钢带、金属菱形网联合支护，锚杆规格为：M24-Φ22×2400mm。考虑巷道宽度、围岩岩性等，设计取锚杆间排距为900×800mm。锚杆预紧力不小于60kN，锚固力不低于120kN。
煤巷帮锚杆设计参数：巷道两帮采用螺纹钢等强预拉力锚杆、金属菱形网，锚杆规格：上帮M24-22×2400mm，下帮M22-20×1800mm，b=420MPa。帮锚杆间排距为900mm 800mm，加π2型钢带和金属托盘，每根锚杆采用两节Z2550型中速树脂药卷加长锚固，锚杆预紧力不小于30kN。锚固力不低于40kN。
锚索设计参数：锚索的长度取为6.5m，锚索间距为2.2米，距巷道中心线1.1m各安设一根锚索，锚索排距与锚杆排距相同为800mm，见图1。
3.2 回采期间的巷道支护效果
21301工作面机巷在回采期间的总体变形量较小，根据巷道内观测点的观测，一般两帮变形在300mm左右，底臌量一般在400mm左右。巷道各段变形量不一，根据巷道内设的变形观测点的观测，巷道U型棚支护段两帮变形一般在1000mm，底臌量在600mm左右，顶板下沉量在300mm左右；巷道锚网支护段两帮变形量在900mm左右，底臌量在600mm左右，顶板下沉量在200 mm左右。矿压观测表明，采用锚网索支护有效的维护了巷道的稳定，“两软一硬”煤层工作面顺槽适于采用锚网索这一主动支护方式。
4 结论
（1）现场实测数据表明，锚网带索联合支护从技术和效益两方面都明显优于单一支护，能够满足“两软一硬”煤层支护要求，控制了高地应力复合顶板突出煤层巷道的强烈变形，提高了巷道围岩的稳定性，抑制了冒顶和片帮等情况的发生，保证了巷道安全性。
（2）锚网带索支护有较强的适应性，各地可因地制宜，采用联合支护方式，以充分发挥其支护优势。
参考文献：
[1]刘玉德，闫守峰，赵军伟等.破碎带软岩巷道围岩变形规律及联合支护研究[J].中国煤炭.2011，01（03）.
[2]孙成，张强.永久锚网带索联合支护巷道围岩变形规律及分析[J].煤炭技术，2005，24（07）.