黄岩汇煤矿锚网参数合理优化研究与应用

摘 要：文章结合黄岩汇煤矿实际工程案例，首先介绍了该矿15100顺槽的支护方式及存在的问题，其次结合15101工作面现有情况，详细介绍了优化后的锚网参数及应用情况，最后得出该种优化方案行之有效，对矿井今后的支护工作具有重要的指导意义。

关键词：煤矿；锚网参数；技术优化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.051

0 工程概况

黄岩汇煤矿位于昔阳县城西南约3km的乐平镇巴洲村附近，矿区南北走向长0.4—4.0km，东西倾斜宽2.1—5.1km，矿区面积16.0km2。本矿井属高瓦斯矿井，15号煤尘无爆炸性危险且为不易自燃煤层。

现在准备顺槽掘进中揭示的煤层完整性已经地质活动破坏。掘进面煤体有明显的近代地质搓揉，煤层表现出粉状破碎，施工中掘进不使用爆破就可手工抛掘，而且在施工过程中曾经出现冒顶现象，冒高达到6米多。

1 黄岩汇煤矿支护现状分析研究

1.1 砌碹巷道现状

经过现场观察实际地质状况分析发现，虽然15100采面所处位置系统简洁，盖山厚度不大。但从井下的矿压显现情况看，地压的大小并不与垂直地压成正比。巷道受矿压影响垂直地应力是次要矛盾，水平应力对支护结构的影响较大。

1.2 首采15100顺槽支护方式

胶带顺槽在岩层内，永久支护为锚网加锚索喷浆支护，锚杆采用Φ20×2000mm金属锚杆，锚杆间排距800×800mm；顶、两肩各打注5m锚索一根，网片采用Φ6.5钢筋，规格1605×1000mm经纬网，网格为200×100mm。喷射厚度不小于100mm 。胶带顺槽进入煤层，永久支护为锚网加钢带支护，锚杆采用Φ20×1800mm的树脂锚杆，间排距800×800mm；网片为菱形网；钢带排距800mm，每条钢带打注锚索一根，锚索为双排布置，间排距为1600×1600mm。

1.3 现状锚网支护存在的问题

（1）顶板纵向托梁。顺槽支护使用了大量的纵向托梁，由于顶板的特殊性，这种纵向托梁对巷道顶板的力学状况的改善并不显著。而且这种纵向的托梁施工一般是在巷道掘进一定距离处才架设安装，其安装可能错过围岩应力分布的最佳时期，因而效果可能不能发挥到最佳。

（2）顶部排间加强托梁。为了加强顶板支护，采用了较多的锚索支护加强顶板。每隔一排加一个短托梁和两个锚索。这样能改变顶部力学特性，会造成大量材料浪费。使用锚索能加强顶板的支护，尤其是能坚守最后一道防线防止大面积冒顶事故。顶板采用强力T型托梁，对防止顶板大量下沉非常有利。根据顶板实际情况，如果将锚索直接安装在T型托梁上，可以节约两根锚杆，并能节约锚索托梁，其力学性能也能很好地满足工程。使用T型强力托梁的顶板以后应该直接将锚索打在T型托梁上，而不需要在另设锚索托梁。

（3）破碎区架棚密集支护。在掘进中遇到破碎软煤层时，采用了大量密集工字钢棚支护，而且顶部空间使用了大量的坑木。这种处理措施造成大量人力物力的浪费。一般巷道掘进难免有构造破碎地质状况。一般处理这类问题应以锚杆技术为基本。采用超前锚固，超前管棚等措施，尽量避免掘进过程中的顶板漏顶。

2 锚网参数优化设计

2.1 顶部锚固控制范围确定

（1）顶部不稳定围岩范围：自稳隐形拱离顶板的最大高度为2.01米。

（2）巷道失稳情况下顶部的不稳定范围：极限自稳隐形拱离顶板的最大深度为3.97米。

（3）松散体中自稳隐形拱极限。按照自稳隐形拱理论的巷道帮部破坏极限概念，破碎围岩体巷道完全失稳时巷道帮部最大破坏深度为2.4米，破碎围岩体巷道完全失稳时巷道顶部最大破坏深度为4.85米。

2.2 一般地质条件顺槽锚固参数

（1）锚网结构：钢质锚杆+含筋塑料复合网+钢筋梯子梁+锚索。

（2）顶锚杆。长度：顶部锚杆长度确定为2200mm；直径：根据地应力变化及其他情况，确定为ф20；

杆体材料：无纵筋左旋螺纹钢Q335；托盘：碟型120×120×8mm；螺母：球型快装螺母；锚固剂：树脂药卷2个Z2360；锚杆预紧力：150N.M；顶锚杆型号：左旋ф20×2300；

（3）帮锚杆。长度：帮部锚杆长度确定为2000mm；直径：根据地应力变化及其他情况，确定为ф20；杆体材料：无纵筋左旋螺纹钢Q335；托盘：碟型120mm×120mm×8mm；螺母：加厚螺母；

錨固剂：树脂药卷2个Z2360；锚杆预紧力：150N.M；顶锚杆型号：左旋ф18×2000。

（4）托梁钢带：W钢带。

（5）加固网确定。为了保持围岩的完整性，利用网子可以被动的形成防护煤体自然坍塌或是围岩体快的吊落。 因为钢塑复合网具有轻质、高强、低松弛、廉价等优点，比较适应于本煤质地层使用。

（6）锚索。顶部必须用矿用锚索加固，规格φ15.24，锚索长度4300mm。锚固长度1500mm。每孔3个Z2360树脂锚固剂。

（7）锚杆间排距。间距：顶部800mm，帮部700mm；排距：800mm。

2.3 施工工艺及注意事项

掘进中可能会有许多变化。掘进过程中遇地质条件恶化，必须立即采取加固措施并向科研攻关组报告，以便及时调整支护方式。如果掘进中顶板管理不善，自稳隐形拱将向上移，极限自稳隐形拱将向外扩展。这些变化都不利于巷道的稳定性。出现这种情况时应该采取加固措施。

3 研究结论

黄岩汇煤矿煤层地质条件复杂，区域变化较大，大多数区域属于中等稳定围岩，采用锚网支护技术是可行的。一般地质条件下沿顶板掘进，采用锚、网、W钢带能够满足工程需要，无需设置纵向托梁。锚杆采用ф20左旋螺纹钢锚杆；钻孔ф28；锚固剂采用Z2360；钢带GDW280/2.8；钢塑复合网GS+PVC4000 MS。采用T型托梁的加强支护段，锚索直接锚固在T型托梁上，无需另设托板效果更好。对破碎带处理采用密集棚式支护或是采用超前化学注浆都是不合理的，应该采用圆拱形断面和超前锚杆技术。控制迎头顶板高冒的时候不宜采用托梁，处理时应该去掉托梁，不平整顶板采用强力托梁不但不利于顶板维护，反而失去顶板支护的机会。采用单体锚杆锚索方式控制是行之有效的。拱形顶板巷道能很好地适应松软破碎围岩巷道。

作者简介：张文健（1964-），男，山东汶上人，本科，采煤工程师，基建生产副总经理。