錨網索+鋼筋梯聯合支護技術在大斷面煤巷的應用

摘 要：針對23區回風巷道采用錨網（索）架36U型鋼支護工藝成本高的情況，探索在保證安全的前提下降低支護成本的支護方式。為此，在23區回風巷進行錨網索+鋼筋梯復合支護技術的工業性試驗，文章對錨網索+鋼筋梯復合支護方案原理、技術參數和施工方法進行了詳細的分析，并通過對巷道圍巖變形數據進行分析，得出煤巷變形量極小，且未出現斷錨桿和退索等情況，復合支護效果良好。

關鍵詞：煤巷；錨網（索）；鋼筋梯；復合支護

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）15-0136-02

隨著礦井采深的增加，巷道受采動應力疊加影響支護困難。由于傳統的大斷面、高強度、錨網（索）架36U拱型可縮支架復合支護技術存在支護成本較高、工人勞動強度大等缺點。因此，在目前煤炭市場不景氣的情況下，探索既能確保頂板安全，又能降低成本、勞動強度的支護形式，成為礦井支護創新改革的必要任務，因此，在礦井23區回風巷開展采用大斷面錨網索+鋼筋梯+鋼絲繩支護技術的工業性試驗，對保證礦井安全生產，節約支護成本具有重要的現實意義。

1 地質概況

23區回風巷沿2-3煤層頂板掘進，巷道走向：115°～130°，傾向SW，傾角8°～15°，巷道位于21采區三條下山東翼，上部為110大巷煤柱，下部為已采畢的2101工作面，東部為23采區。采深380 m，煤厚14.1～16.9 m，上半部以半亮型塊狀硬質煤為主，下半部為半暗型煤，含多層夾矸，結構復雜。直接頂為1.0～8.0 m厚的細砂巖、泥巖，上部致密堅硬，不易垮落。

2 支護原理

針對23區回風巷地質狀況和周圍應力情況，采用錨網（索）支護為核心、配以鋼筋梯、鋼絲繩為筋骨的主動支護方式，能夠充分發揮錨網（索）的主動支護作用。先采用加長錨桿、錨索主動加固圍巖支護，形成一層有效的組合加固拱，充分發揮圍巖自身的承載能力；沿巷道輪廓方向布置5根鋼筋梯，沿巷道走向以拱頂為中心均勻向兩幫打設5根鋼絲繩，鋼筋梯與鋼絲繩呈“十字”交叉型，形成密集支護，增大巷道頂板強度，達到主動與被動支護相結合，錨網（索）主動支護為主，鋼筋梯、鋼絲繩被動支護為輔，減緩了巷道變形；變端錨為全長錨固，提高了錨桿的錨固力，從而增強圍巖的自身承載能力，保持圍巖穩定性。

3 支護設計方案參數及施工要求

①錨網（索）支護斷面采用斜墻半圓拱斷面，錨網規格：下寬6.6 m，拱基線處凈寬6.0 m，凈高4.6 m（直墻高1.6 m），錨網斷面24.2 m2。頂、幫全斷面鋪設菱形金屬網，拱頂打ф22×2 600 mm鋼筋錨桿，間排距600×700 mm；兩幫打ф20×2 500 mm全螺紋鋼筋錨桿，間排距600×700 mm，順巷道輪廓方向配鋼筋梯支護，鋼筋梯由5節組成，每節長2.5 m，搭接長度為100 mm，中間一根位于正頂部，其余四根分別位于兩幫均勻布置。順巷道走向按照錨桿間排距分別布置5組鋼絲繩，鋼絲繩每根長5 m。確保頂板形成密集支護，拱頂加打ф17.8×6 000 mm錨索，兩幫加打ф17.8×8 000 mm錨索加固，頂板每排5根，兩幫每排2根，錨索間排距均為1 500×1 400 m，所有錨索垂直巷道輪廓線打設，每根錨索配為二塊方形鋼板托盤，規格分別為：300×300×10 mm和200×200×10 mm。

②巷道采用綜掘機進行掘進，割煤、運煤完成后，必須先及時剔除頂、幫活煤活煤，盡量保證巷道成型，為實施錨桿等主動支護創造有利條件，保證錨桿孔的傾斜角度和孔深，錨桿孔應與煤層主層面斜交，角度應在20°以上，錨桿錨固力：頂錨桿7 t，幫錨桿4 t；錨桿托盤必須壓緊鋼筋梯，未接觸煤層面部分必須墊實。錨桿位置按規程要求精確定位，前后成行，上下成排，金屬網片鋪平伸展，鋼絲繩拉直漲緊，并用錨桿壓牢，保證整體質量良好。

4 支護效果及效益分析

為全面獲得巷道穩定情況，檢驗設計是否合理，考察巷道支護效果，對巷道圍巖變形、錨桿錨固力等指標進行了動態監測。

4.1 巷道圍巖變形監測

①測點布設。在掘進機后每5 m布設一個測站，每個測站布設三個測點：兩幫距底板以上各布置一個A點和B點，巷道頂板正中位置布設一個C點（如圖1所示）。每次觀測A、B之間的距離AB和C點到AB的垂直距離OC。

②監測結果分析。巷道圍巖變形監測統計見表1，由表1分析可知，巷道施工以后20天內兩幫和頂板最大移近量分別為140 mm/d和68 mm/d，巷道變形在20以后基本穩定，變形量極小，且試驗段并未發生明顯的變形及裂縫、斷裂現象，未出現斷錨桿和退索等異常情況，支護效果良好，實際效果見圖2。

4.2 效益分析

錨網索鋼筋梯、鋼絲繩支護與錨網索架36 U拱型支架復合支護相比，在巷道有效凈斷面相同的情況下，掘進斷面減小了8 m2，提高了斷面利用率，并且不架拱型支架，勞動強度低，支護材料費用減少。根據支護成本核算，采用錨網索架36 U拱型支架復合支護每米巷道成本約為9 646元，而采用錨網索鋼筋梯、鋼絲繩支護每米巷道成本約為3 876元，每米可節約5 770元材料費，經濟效益可觀。

5 結 語

大斷面錨網索鋼筋梯、鋼絲繩支護技術在23區回風巷應用，實現大斷面、高強度的支護觀念，在充分保證通風、運輸及行人斷面的前提下，提高了巷道斷面利用率，減少了巷道維修次數，降低了工人的勞動強度，錨網索支護增強了頂板圍巖的自承力確保了巷道頂板安全，加快了掘進速度，有效地延長了巷道使用年限，解決了以往工作面貫通后，采面上、下巷修護工程量大的問題，減少了二次修護材料投入，并且支護成本低，經濟效益可觀。

參考文獻：

[1] 李書勇.注漿與錨索復合加固在軟巖支護中的應用[J].江西煤炭科技，2013，（3）.