西安煤业公司北柳技改工程煤巷锚网支护效果论证

张 参

(辽源矿业集团西安煤业公司六区，吉林 辽源 136200)

辽源矿业集团西安煤业公司六区北柳区是为保证六区正常接续，延长矿井寿命的技术改造工程，首采区为1011工作面，主采煤层为单一层煤，平均厚度3.0m，为了保障六区接续协调，提高掘进速度，进一步降低巷道掘进支护成本，提高支护强度，施工采用了沿煤层底板巷道，采用锚网+喷浆联合支护工艺，进而使平均月进度达到了270m以上。经过1011综采工作面3个月的连续矿压观测结果显示，回风顺槽、入风顺槽两巷道支护质量达到了回采所需的强度要求，能够充分保证顶板安全。

1 北柳区开采地质条件

北柳区布置方式为片盘斜井、水平石门开拓，工作面为走向长壁后退式开采，首采面为1011综采工作面。煤层为一单斜构造，赋存较稳定，煤层倾角较缓，煤层平均厚度3.3m，硬度f=1.1～1.7，中间无夹矸，煤层直接顶为泥质页岩厚度20m以上;局部地段发育一层炭质页岩伪顶，厚度在0.1～0.3m之间，且遇水后会稍有膨胀;煤层老顶为细砂与泥岩互层，平均单向抗压强度为40MPa左右。

2 锚网支护参数

2.1 补强锚索支护机理

西安煤业公司六区在以往的生产实践经验总结得出，沿底巷道的顶煤潜在冒落范围较大、高度较高，单独使用锚网支护安全系数相对较低，顶板出现漏冒现象较多，为了解决这一问题，我们采取了在锚杆支护的基础上采取补强加固的措施。即巷道顶板除采用高强度锚杆支护外，还配合使用预应力锚索加固顶板支护，并将锚索锚固到顶板深部稳定的泥岩中。锚索在打入巷道顶板深部稳定岩层后，通过施加外在张拉力，使锚索的集中应力得以传递到支护岩层上，并通过锚索托盘及钢筋网等部件，将压力传给面积更大的支护岩层表面。在锚索的预应力作用下，巷道围岩的整体性和内在抗力及强度都得到了有效提高，进而达到了保持围岩的稳定，有效地控制围岩变形的支护目的。

2.2 锚杆、锚索参数计算

根据实际巷道揭露和钻探结果，北柳区掘送巷道顶煤厚度一般平均为1.5m，考虑上部伪顶0.3m，直接顶厚度为2.0m，则巷道的顶板潜在冒落高度为3.5m。

(1)支护所需锚索最小长度Lmin。

Lmin=Lx+Lm+Lw=5.0m

式中：Lx为锚索悬吊顶板岩石的厚度，取3.5m;Lm为钢绞线锚固长度，取1.3m;Lw为锚索张紧后索绳的外露长度，取0.2m。

(2)锚索打设的间距D。

锚索打设的间距D不应超过锚索索绳长度的1/2即：D

由于巷道宽度B=4.4m，故取锚索打设间距为2.0m，每组按3条锚索布置。

(3)锚索排距DP。

锚索排距范围内的钢绞线其破断力应大于该范围内顶板潜在冒落带岩石的自重载荷。

DP

式中：DP为锚索排距;n为每组锚索布置的条数，取2条;P为钢绞线其破断力，取26t;B为巷道宽度，取4.4m;Lx为锚索悬吊顶板岩石的厚度，取3.5m;r为岩石容重，取2.0t/m3。

3 施工工艺

3.1 施工工序

截割掘进——敲帮问顶——临时支护——打、安锚杆——挂金属网——打、安锚索——喷浆。

3.2 施工机具

顶板锚杆、锚索钻孔及安装采用河北机械有限公司生产的MQT-120型风动锚杆机，锚索安装还需配备MQ15-180/63型张拉机。

4 矿压监测与分析

4.1 巷道掘进期间矿压观测

在1011回采工作面运输、回风顺槽设置了2个矿压测站，对两条巷道所受静压、动压值进行观测。Ⅰ号测站设在1011回采工作面运输顺槽口以里60m处，顶板设置CM-200型测力锚杆2根，LX-Ⅱ型顶板离层指示仪一个。Ⅱ号测站设在1011回采工作面回风顺槽门口以里100m处，顶板设置CM-200型测力锚杆2根。

(1)锚杆、锚索锚固力测试。

经采用LDZ200型锚杆拉力器检测顶板锚杆锚固力均在130kN以上，而锚索锚固力达200kN以上。

(2)顶板围岩深部位移观测。

经观测记录两条巷道顶板锚索锚固段离层值为3mm；巷道深部1m深基点位移为29mm，2m深基点位移为32mm，3m深基点位移为35mm。

4.2 巷道支护效果评述

(1)锚网支护后巷道围岩的整体性和稳定性较好，巷道形变量小，能够充分保证支架运输和回采巷道断面的要求。

(2)锚杆、锚索的锚固效果良好，安全性高，通过拉拔试验顶板锚杆锚固力在130kN以上，锚索锚固力达200kN以上。

5 结论

西安煤业公司以往采用的U型棚支护属于“被动”支护方式，需要进行大量的维修和维护工作，工作大、劳动强度高。而锚网支护是“主动”支护，能有效地控制了围岩变形，提高了巷道强度和整体性，降低了巷道支护成本，提高了掘进巷道单进水平和施工工效、巷道顶板安全可靠性得到了提高。另外，补强锚索的加固支护形式，能够有效的减小巷道断面的形变量，控制顶板岩石下沉离层，有利于顶板安全管理和巷道维护。西安煤业公司六区北柳区生产实践证明在相通顶板条件下，在煤巷中采用锚杆+锚索补强加固支护方式是可行有效的，但其它煤层地质条件的应用，应根据实际情况适当调整锚杆、锚索的支护参数，以达到安全、经济的支护效果。