大断面煤巷复合支护技术应用研究

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[摘要]针对23区回风巷道采用锚网（索）架36U型钢支护工艺成本高的情况，探索在保证安全的前提下降低支护成本的支护方式。为此，在23区回风巷进行锚网索+钢筋梯复合支护技术的工业性试验，本文对锚网索+钢筋梯复合支护方案原理、技术参数和施工方法进行了详细的分析，并通过对巷道围岩变形数据进行分析，得出：煤巷变形量极小，且未出现断锚杆和退索等情况，复合支护效果良好。

[关键词]煤巷；锚网（索）；钢筋梯；复合支护

中图分类号：TD353 文献标识码： A 文章编号：

随着矿井采深的增加，巷道受采动应力叠加影响支护困难。由于传统的大断面、高强度、锚网（索）架36U拱型可缩支架复合支护技术存在支护成本较高、工人劳动强度大等缺点。因此，在目前煤炭市场不景气的情况下，探索既能确保顶板安全，又能降低成本、劳动强度的支护形式，成为矿井支护创新改革的必要任务，因此，在矿井23区回风巷开展采用大断面锚网索+钢筋梯+钢丝绳支护技术的工业性试验，对保证矿井安全生产，节约支护成本具有重要的现实意义。

1 地质概况

23区回风巷沿2-3煤层顶板掘进，巷道走向：115°―130°，倾向SW，倾角8°―15°，巷道位于21采区三条下山东翼，上部为110大巷煤柱，下部为已采毕的2101工作面，东部为23采区。采深380m，煤厚14.1-16.9m，上半部以半亮型块状硬质煤为主，下半部为半暗型煤，含多层夹矸，结构复杂。直接顶为1.0-8.0m厚的细砂岩、泥岩，上部致密坚硬，不易垮落。

2 支护原理

针对23区回风巷地质状况和周围应力情况，采用锚网（索）支护为核心、配以钢筋梯、钢丝绳为筋骨的主动支护方式，能够充分发挥锚网（索）的主动支护作用。先采用加长锚杆、锚索主动加固围岩支护，形成一层有效的组合加固拱，充分发挥围岩自身的承载能力；沿巷道轮廓方向布置5根钢筋梯，沿巷道走向以拱顶为中心均匀向两帮打设5根钢丝绳，钢筋梯与钢丝绳呈“十字”交叉型，形成密集支护，增大巷道顶板强度，达到主动与被动支护相结合，锚网（索）主动支护为主，钢筋梯、钢丝绳被动支护为辅，减缓了巷道变形；变端锚为全长锚固，提高了锚杆的锚固力，从而增强围岩的自身承载能力，保持围岩稳定性。

3 支护设计方案参数及施工要求

一、锚网（索）支护断面采用斜墙半圆拱断面，锚网规格：下宽6.6m，拱基线处净宽6.0m，净高4.6m（直墙高1.6m），锚网断面24.2m2。顶、帮全断面铺设菱形金属网，拱顶打ф22×2600mm钢筋锚杆，间排距600×700mm；两帮打ф20×2500mm全螺纹钢筋锚杆，间排距600×700mm，顺巷道轮廓方向配钢筋梯支护，钢筋梯由5节组成，每节长2.5m，搭接长度为100mm，中间一根位于正顶部，其余四根分别位于两帮均匀布置。顺巷道走向按照锚杆间排距分别布置5组钢丝绳，钢丝绳每根长5m。确保顶板形成密集支护，拱顶加打ф17.8×6000mm锚索，两帮加打ф17.8×8000mm锚索加固，顶板每排5根，两帮每排2根，锚索间排距均为1500×1400m，所有锚索垂直巷道轮廓线打设，每根锚索配为二块方形钢板托盘，规格分别为：300×300×10mm和200×200×10mm。

二、巷道采用综掘机进行掘进，割煤、运煤完成后，必须先及时剔除顶、帮活煤活煤，尽量保证巷道成型，为实施锚杆等主动支护创造有利条件，保证锚杆孔的倾斜角度和孔深，锚杆孔应与煤层主层面斜交，角度应在20°以上，锚杆锚固力：顶锚杆7t，帮锚杆4t；锚杆托盘必须压紧钢筋梯，未接触煤层面部分必须垫实。锚杆位置按规程要求精确定位，前后成行，上下成排，金属网片铺平伸展，钢丝绳拉直涨紧，并用锚杆压牢，保证整体质量良好。

4 支护效果及效益分析

为全面获得巷道稳定情况，检验设计是否合理，考察巷道支护效果，对巷道围岩变形、锚杆锚固力等指标进行了动态监测。

4.1巷道围岩变形监测

一、测点布设：在掘进机后每5m布设一个测站，每个测站布设三个测点：两帮距底板以上各布置一个A点和B点，巷道顶板正中位置布设一个C点（如图1所示）。每次观测A、B之间的距离AB和C点到AB的垂直距离OC。

二、监测结果分析：巷道围岩变形监测统计见表1，由表1分析可知，巷道施工以后20天内两帮和顶板最大移近量分别为140mm/d和68mm/d，巷道变形在20以后基本稳定，变形量极小，且试验段并未发生明显的变形及裂缝、断裂现象，未出现断锚杆和退索等异常情况，支护效果良好，实际效果见图2。

4.2效益分析

锚网索钢筋梯、钢丝绳支护与锚网索架36U拱型支架复合支护相比，在巷道有效净断面相同的情况下，掘进断面减小了8m2，提高了断面利用率，并且不架拱型支架，劳动强度低，支护材料费用减少。根据支护成本核算，采用锚网索架36U拱型支架复合支护每米巷道成本约为9646元，而采用锚网索钢筋梯、钢丝绳支护每米巷道成本约为3876元，每米可节约5770元材料费，经济效益可观。

5 结语

大断面锚网索钢筋梯、钢丝绳支护技术在23区回风巷应用，实现大断面、高强度的支护观念，在充分保证通风、运输及行人断面的前提下，提高了巷道断面利用率，减少了巷道维修次数，降低了工人的劳动强度，锚网索支护增强了顶板围岩的自承力确保了巷道顶板安全，加快了掘进速度，有效地延长了巷道使用年限，解决了以往工作面贯通后，采面上、下巷修护工程量大的问题，减少了二次修护材料投入，并且支护成本低，经济效益可观。