錨網腿支護在中薄煤層巷道的應用

摘要：錨網支護作為一種科學的先進的支護方式，在新莊孜礦得以廣泛應用，但在實際工作中也遇到較為特殊的個例，影響了此工藝的推廣，其中以B8煤層大斷面支護巷道最為突出。該煤層瓦斯賦存量大，因回采的需要，掘進時巷道設計凈斷面必需加大，而斷面的擴大導至需破至少1.35m以上的中粒砂巖硬底，由于采用炮掘，上幫上抽現象普遍，造成上幫無法采用錨網支護，盡管采幫了煤體部分不放炮、底板部分滯后放炮、頂部加密錨桿等多種措施，仍不能維持上幫錨網支護。為了不倒退回架棚支護，經過大量的實踐，改為錨網腿輔助支護。

關鍵詞：大傾角 中薄煤層 半煤巷道 錨網腿支護

1 概述

新莊孜礦六采區煤層傾角較大，在25—30°之間，多年來掘進巷道支護形式一直采用架棚為主，但隨著礦井產量的增加，架棚巷道斷面小、維修量大等嚴重制約生產的問題越來越顯現。近年來煤礦在推廣大斷面、強支護、降成本的前提下，普遍開始采用錨網支護，但從實際運用看，煤層傾角在25°以上，且煤體松軟、底板硬且破底較多時，巷道上幫較難控制，甚至無法打錨網。新莊孜礦采用錨網腿支護技術，有效地解決了中薄煤層上幫支護難的問題，從而為全面推廣錨網支護提供了有力的保障，同時減少了架棚支護，取得了良好的安全保障與經濟效益。

2 地質概況

5608順槽位于新莊孜礦56采區，平均煤層傾角30°，煤厚1.8～2.0m，上覆巖層為3.5m厚的灰色泥巖和3.0m厚灰色砂質泥巖，底板為砂巖，厚度為1.5—6m，平均3.5m。硬度較大。

3 使用背景

經過對錨笆巷道支護巷道分析，巷道上幫錨桿失效的主要原因是新莊孜礦B8煤煤體比較松軟，瓦斯含量大，在施工放炮前要在煤體內打泄壓鉆，釋放瓦斯，造成炮后煤體基本為松散體，另因煤薄，受巷道設計斷面的限制，破底1.5m以上(如圖1)，同時又造成上幫煤體松散或垮落，甚至上抽4～5m。在打上幫錨桿時，錨桿的預應力小(設計錨桿的擰緊力矩為100NM，對錨桿桿體施加的預緊力約為300KN)，不能有效控制錨桿周圍松散體的垮落，導致炮后松散的煤體從錨桿托板四周掉落，托板與煤壁之間形成空隙，錨桿預應力降低，直到失去預應力，錨桿失效。通過改變上幫支護形式，由原打錨網改為架錨網腿后，有效地解決了松散煤體上幫支護問題。

4 支護設計與參數確定

4.1 錨網腿設計及原理錨網腿設計采用長2.8m的29kg/m規格的U型鋼上焊接半徑為1.5m弧長為1.2m的同規格U型鋼，上端不封閉，以便插入頂板；下端焊200mm×200mm×20mm規格的鋼板，架設時腿孜直體部分保持與頂板呈90°，腿孜之間用5mm×50mm×1300mm扁鋼板拉條連成一體。

錨網腿設計基于二個原理：一方面它具有鋼性，控制頂板位移，減小頂底板對煤體沿傾向方向的剪力，同時由鋼性拉條連接形成的整體控制上幫煤體傾向位移，從而起到減緩和控制上幫上抽的效果；另一方面，錨網腿上部為弧形，具有一定的彈性與收縮量，項底板位移監測證明，正常情況下位移在500mm之內，實踐證明錨網腿彎曲收縮量在100～150mm之間時插入頂底板量在300mm左右，且腿孜變形不影響使用，總收縮量完全滿足需要，較之此前采用坑木及工字鋼腿，解決了腿孜變形受損不能使用的問題。

4.2 巷道設計巷道斷面為不規則四邊形(如圖1)，上幫掘進高度3470mm，凈寬3400mm，下幫掘進高度1800mm，根據頂板上下幫的承壓關系確定其支護參數如下：①上幫采用錨網腿子支護，腰線其上下各lm處三道金屬扁鐵拉條連結，腿距中一中500mm。②頂板支護采用ф18mm長2000mm的高強樹脂錨桿，錨固力100kN，間排距900×1000mm，托板為150×150x10mm鋼板。③金屬網ф6mm，1800×1200mm鋼筋網，巷道頂板及上、下幫滿鋪，封閉全斷面。④下幫支護采用ф18mm，長1600mm高強樹脂錨桿，錨固力50kN，螺母擰緊力矩為100NM，間排距為900mm×1000mm，蓋板100mm×100mm×10mm鋼板，內鋪塑料網，外鋪金屬網。

5 施工方法

①正常施工中采用煤體只放掏槽眼，其余部分放底部巖體部分炮眼。頂板采用ф18mm，L=1000mm的樹脂錨桿帶錨網超前支護，超前距1m，確保不空頂。②上幫架設錨網腿子，塘笆腰幫過頂，片幫部分用編織袋裝煤填實。③片幫時用板皮、撞楔從架好的錨網腿超前支護。④出現上幫煤體上抽現象時，根據煤體厚度選用ф16cm，適當長度的圓木打點柱，并用編織袋裝煤碼實，再從外面栽錨網腿子。⑤為使錨網腿生根牢固，上端插入頂板100mm，并緊貼腿子下方打一排錨桿，然后用拉條固定。⑥錨網腿中一中500mm，三根拉條上成一條線。(如圖2所示)

6 應用效果比較

6.1 支護效果到目前為止，新礦共用錨網腿巷道1000多米，通過施工期間觀察和礦壓觀測表明，大傾角、中薄松軟煤層采用錨網腿支護掘進風巷和順槽，沒有發生上幫大范圍垮落問題，由于支護形式合理，支護效果好，減少了錨網支護時上幫受壓變形修護的工序和時間，每月掘進單進比原來可提高20％。

6.2 經濟效益經測算錨網腿支護和可縮性拱形支架比每米巷道減少支護材料費300多元，同時減少了支護材料運輸和回收的費用，經濟效益十分可觀。

6.3 安全性錨網腿支護在施工過程中加上幫臨時點柱輔助措施，有效地控制了上幫煤體垮落，保證了巷道掘進過程的安全。

7 結述語

錨網腿支護作為錨網支護的輔助支護形式，經過實踐證明是既安全又可靠，效益顯著，而且在厚煤層風巷錨網支護解決上幫煤濕、松軟或凈垛小不適合打錨網時，也有廣泛的應用前景。