厚煤层大采高开切眼锚网支护技术研究

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摘要：针对霍尔辛赫煤业综采工作面3207工作面开切眼的断

面大，跨度大，煤岩体比较破碎，支护困难的特点，依据强力一次支护理论及原则，采用高预应力强力锚杆锚索组合支护系统支护，并进行矿压监测，监测结果，强力支护系统能够很好的抑制围岩的离层破碎，防止巷道变形破坏。

关键词：全煤掘进 永久大巷 锚网支护 高预应力

0 引言

目前大采高开采是我国中厚煤层开采的首选方法，其具有资源回收率高，能实现高产高效，经济效益好等优点，尤其适合6.0m以下的厚煤层开采。但是，由于所需巷道断面较大，且工作面超前支撑压力较大，矿压显现明显、煤体强度低等，易造成巷道两帮及顶底板移近量大，严重影响了大采高工作面工作效率的发挥，非常有必要对大采高回采巷道的支护技术进行研究。

霍尔辛赫井田位于山西长子，设计生产能力3Mt/a，主采煤层为3#煤层，平均厚度为5.6m，煤层结构简单，3207工作面首次采用大采高技术进行开采，由于巷道跨度较大，煤体较为破碎，给巷道支护带来巨大难题，必须进行系统研究来解决此问题。

1 现场地质与生产条件

试验地点为霍尔辛赫3207工作面开切眼，沿3#煤层顶板掘进。巷道布置平面如图1。埋深约450m。平均厚度5.6m，全长225m。煤层平均厚度5.6m。3207工作面最大水平主应力为16.41MPa，方向为N10.5°E，最小水平主应力为8.54MPa，垂直主应力为11.43MPa。地应力水平属于中等应力水平。顶板围岩及煤体强度测试结果表明，顶板之上0～1.2m为泥岩，强度为29.29MPa；1.2～5.1

m细砂岩，强度平均值为67.51MPa；5.1～8.6m砂质泥岩，致密完整，强度平均值为63.71MPa；8.6～10.0m为细砂岩，致密坚硬，强度为107.74MPa。3号煤层煤体强度平均值为11.76MPa。

2 支护原则

针对霍尔辛赫煤业3207开切眼的生产与地质条件，采用强力一次支护理论，依据以下原则进行支护：①一次支护原则，即初始支护时保证巷道支护强度，防止巷道变形破坏后进行二次支护及修巷等。②高预应力及预应力扩散原则，要求支护系统具有较高的预应力及预应力扩散能力，从而保证支护系统的刚度及具有抵御巷道变形的能力。③高强度高刚度低密度原则，通过提高支护材料的强度及支护刚度，来降低支护密度，从而提高掘进速度。④可操作性原则。⑤经济合理性原则，尽可能降低支护成本。

3 支护设计方案

根据强力一次支护理论并结合现场工程实践，确定霍尔辛赫煤业3207开切眼采用高预应力强力锚杆锚索组合支护系统。

3.1 巷道断面设计

根据现场设备安装及通风等要求，3207开切眼断面为：宽8.5m，高3.65m，掘进断面31.025m2，两次掘进成巷，首次沿采空区侧掘进4.0m宽，二次沿工作面侧掘进4.5m宽。

3.2 巷道支护方案

顶板及外侧帮锚杆采用500#钢左旋无纵筋强力锚杆进行支护。锚杆直径为22mm，长度为2400mm，屈服强度不低于500MPa。内侧帮采用直径22mm，长度2400mm的玻璃钢锚杆支护，顶板锚杆采用一支k2335和一支Z2360树脂锚固剂加长锚固，帮锚杆采用一支Z2360树脂锚固剂加长锚固。金属锚杆预紧扭矩不得低于400Nm。玻璃钢锚杆预紧扭矩为40Nm。首次掘进时，顶锚杆间距800mm，帮锚杆间距1000mm，二次掘进顶帮锚杆间距分别为900mm和1000mm。锚杆排距均为900mm，顶板每排打设12根锚杆，帮每排每帮打设4根锚杆。

顶板采用φ21.6mm的1×19股高强度低松弛预应力强力锚索补强，索体破断载荷不低于550kN，延伸率不低于7%，长度分别为8300mm，采用一支K2335和两支Z2360的树脂锚固剂进行锚固。锚索间距为1600mm、1650mm和1800mm，每两排锚杆打设4根锚索，锚索排距1800mm。

4 井下监测数据分析

为了分析评价支护效果，在霍尔辛赫3207开切眼中安设了测站，对巷道表面位移、顶板离层等进行了监测。

4.1 表面位移监测

采用双十字布点法监测得出，两帮移近量为43～80mm，顶板最大下沉量最大12mm。巷道两帮移近量和顶板下沉量均比较小，支护完全满足生产需求。

4.2 顶板离层监测

顶板离层仪深部基点与浅部基点位置分别为顶板8.0m及2.3m，每30m打设一组测站。现场监测可以得出，巷道深部与浅部离层均比较小，深部最大为4mm，浅部最大为7mm，能够满足现场施工要求。

5 结论

①霍尔辛赫煤矿大采高开切眼，跨度大，煤体比较破碎，极易发生巷道变形破坏，支护难度大，依据强力一次支护理论，巷道支护应具有足够的强度和刚度。②根据霍尔辛赫3207开切眼现场工程特点，高预应力强力锚杆锚索组合支护系统通过采用强力锚杆和锚索，增加了支护系统的强度和刚度，从而有效控制了巷道变形。③在霍尔辛赫煤业3207开切眼进行了巷道表面位移及顶板离层监测，说明支护系统成果解决了厚煤层大采高开切眼支护难题。

参考文献：

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[2]康红普，王金华，林健.煤矿巷道锚杆支护应用实例分析[J].岩石力学与工程学报，2010，29（4）：649-662.

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[5]吴建星.锚杆托板的力学性能研究[D].北京：煤炭科学研究总院硕士学位论文，2009.

作者简介：王西华（1985-），男，山西古交人，2004年7月毕业于太原理工大学，现为山西省长治市长子县霍尔辛赫煤业有限责任公司生产科副科长。