巷道中顶板锚固支护作用的研究与应用分析

孟胜芳

（潞安化工集团漳村煤矿， 山西 长治 046032）

引言

煤炭开采过程中会遇到许多问题，尤其是在煤矿掘进过程中巷道顶板的冒顶问题，不仅会对开采工程造成很大影响，甚至会导致重大的安全事故，从而影响煤矿井下的正常开采。因此，必须加强对巷道中顶板锚固支护技术的研究，保证煤矿巷道的正常运行，确保开采安全高效的进行。

1 工程概况

某大型煤矿现准备开采的是厚度范围为5.86～9.21 m、平均厚度为7.82 m 的煤层。现要用支护方案对这一煤层的工作用运输巷道进行布置，该巷道的剖面整体呈现矩形，宽度为5.327 m，高度为3.4 m，巷道顶板离地面的距离在590～650 m 左右。巷道中有部分区域的围岩出现断裂层，规模较小。巷道围岩从整体上来看表现得比较软弱、破碎、松散。因此在矿下进行开采工作的过程中有发生冒顶片帮[1]等问题的可能性。为保证工程安全进行，对其进行锚固支护。

2 巷道支护方案设计

2.1 顶板支护

每排设置4 根柔性左旋螺纹钢锚杆，锚杆的规格选用直径为18.9 mm，长度为3.5 m。任意两根锚杆之间的距离设置成1.4 m。钢筋网选用直径为7 mm 的钢筋进行焊接，网孔的大小选用70 mm×70 mm 的或50 mm×100 mm 的都可以，根据巷道里的实际情况进行选择，支护方式为锚杆在上钢筋网在下。安置的锚杆两端都要进行压卷锚固，选用型号为CK2370 和Z2370 的锚固剂。并且还需要利用一个型号为KM19 的锁具和规格为300 mm×300 mm×15 mm 拱形钢托板进行配合使用。钻孔时可以选用直径为23 mm 的钻头完成，锚固长度要控制在2.2～2.3 m 左右，这样锚固效果会更好，裸露出来的长度可以控制在0.16～0.36 m。锚杆预紧力不能少于180 kN。顶板支护方案详见图1。

图1 顶板支护方案示意图（单位：mm）

2.2 两帮支护

每排设置4根锚杆，任意两根锚杆间的距离设置成1 m，在离顶板0.3 m 的位置安装最上侧锚杆，在离最上侧锚杆0.1 m 的位置安装最下侧锚杆。两类锚杆在安装时都要倾斜10°左右，剩下类型的锚杆按照垂直于岩面的准则进行安装。利用直径为12 mm的钢筋焊接钢筋网，型号为Φ12×2-110-1 000-3 200-4，网片大小（长度×宽度）为3.4 m×1 m。根据巷道实际情况在底板周围打孔进行卸压处理，不同孔位之间距离都设置为1 m，孔的直径为0.21 m，长度为2.45 m，具体情况见下页图2。

图2 巷道支护方案断面图（单位：mm）

2.3 安全安装措施

1）在巷道进行支护项目的过程中，严令禁止空巷作业[2]，否则会有坍塌的风险。可以在巷道底部留下三排锚杆，剩下的顶板锚杆和锚索要在杆头位置紧跟着安装。在安装顶板锚杆的时候，要在巷道口迎着安装，不能超过锚索的排距进行安装，如果进行了错误的操作，必须给予纠正，然后才能进行煤矿开采。

2）在进行支护的工作过程前，先要轻敲顶板和巷帮，除掉上面存在的碎小的煤石[3]。在钻头打孔和安装锚杆的同时，要时刻注意顶板和巷帮的情况，如果发现问题要立即停止工作。

3）锚杆的材料选取、参数选择，安装技术都要按要求来实行，严格把控锚杆的安装质量问题。不合格的材料严禁用于施工，如果发现已经投入使用，必须立马拆除之后换上质量合格的材料；如果发现有未按照要求安装扭矩的锚杆，要在这些锚杆周围0.4 m范围内补上符合要求的锚杆，发现没有达到要求的张拉力的锚索，要在这些锚索周围0.2 m 的距离补上符合要求的锚索。

4）巷道掘进的过程中形成的效果较差，工作面巷道断面过宽或出现片帮严重问题时要及时补打锚杆对其补强，预防锚杆的间排距增大的问题。

5）遇到地下的地质条件发生变化、巷道里的淋水较大时，要及时调整巷道中安装的锚杆的各项参数，保证给巷道的支护效果，遇到问题严重的情况下要进行架棚，用来增强巷道支护的强度。

6）在巷道掘进施工的过程中，每班都要有跟随的技术人员对巷道里的锚杆进行检查，确保它的支护效果。如果发现巷道出现异常问题要立即采取解决方案，当发现巷道有不安全隐患问题时，必须当天进行处理，但是如果有特殊情况的话无法立即解决该隐患时，要向下一班的负责人说明清楚，及时进行处理，只有在消除隐患后才可组织继续进行煤矿开采。

3 巷道变形监测分析

在使用上面提到的支护方法进行现场施工后，对利用此方法试验过后的巷道进行巷道变形监测，此结果用来作为该方案支护效果的评价依据，并且该监测结果可以为后期锚固支护方案的优化提供依据。采用了“十字”布点法对监测数据进行总结，做出的图像如图3 显示。图像包含三种曲线，分别为两帮移近量、顶板移近量和顶底板移近量，总体上呈上升趋势。而且前期图像变形速率较大，后期曲线趋于稳定，巷道顶底板最大移近量为155 mm，两帮最大移近量为113 mm，表明巷道在此方案下起到了较好的支护效果。

图3 巷道检测结果图

4 结论

1）围岩位移量在前期上升速率较大，16 d 后，围岩位移量逐渐趋于0，基本趋于稳定，达到了支护效果。

2）该支护方案取消了帮部锚杆部分，减小了顶部锚杆的长度和使用的锚杆数量，加大了锚杆间排距。不仅保证了巷道环境的稳定性，而且使用的材料较少，降低了支护成本，整个支护方案相对简单，减低了员工的劳动量，提高了支护效率，然且采用的材料较环保，贯彻了保护环境的原则。