“錨網噴+U型棚”復合支護在高應力煤巷中的應用

郭建彪張世泰

（1.安徽淮北煤電技師學院，安徽淮北 235000；2.安徽礦業職業技術學院，安徽淮北 235000；3.淮北礦業集團公司生產管理部，安徽淮北 235000）

“錨網噴+U型棚”復合支護在高應力煤巷中的應用

郭建彪1，2張世泰3

（1.安徽淮北煤電技師學院，安徽淮北 235000；2.安徽礦業職業技術學院，安徽淮北 235000；3.淮北礦業集團公司生產管理部，安徽淮北 235000）

淮北礦業祁南煤礦721采煤工作面機巷是高應力巷道，圍巖強度低，應力大，巷道變形破壞較嚴重，嚴重影響正常開采。本文針對721采煤工作面機巷里段的支護現狀，分析了其變形破壞的原因，對該機巷以后掘進支護針對性地采取了“錨網噴+U型棚”復合支護措施，提高了圍巖強度和支護強度，有效控制了巷道的變形和破壞。

高應力；“錨網噴+U型棚”復合支護；巷道圍巖控制

1 工程概況

72煤層位于下石盒子組下部，上距71煤層1.5～21m，平均7m左右，是祈南礦井主要可采煤層之一。煤層厚度0～7.36m，平均2.64m。以中厚煤層為主，結構較復雜，屬較穩定煤層。頂板主要為泥巖，北部有中砂巖、粉砂巖分布，南部粉砂巖零星分布。底板主要為泥巖，局部相變為粉砂巖。

721 機巷先掘進里段，初始采用U29型鋼棚支護，巷道凈寬度為3.5m，凈高2.8m,棚距為600mm，塘柴笆片腰幫過頂。該巷道里段施工后，經測定其圍巖變形量如下：每幫移近量平均為0.3m，頂板下沉量0.4～0.6m，巷道底臌量0.3～0.5m，局部底臌量甚至達到1m以上，出現嚴重的變形。

煤巖層綜合柱狀圖

2 圍巖變形破壞原因分析

由于721機巷的圍巖性質較差，受到高應力作用后，巷道兩幫移近量、頂板下沉量、底臌量都很大，出現全斷面收縮。根據721機巷里段支護狀況，該巷道嚴重變形破壞的原因是多方面的。主原因有以下幾個方面：（1）構造應力的作用。由于721工作面位于王樓背斜軸部，工作面外圍和內部發育有BF10、BF13、F3等斷層，存在著較大的構造應力，巷道受水平構造應力的影響非常嚴重。（2）圍巖強度低，承載能力差。由于該煤層頂底板主要是泥巖，強度比較低，其承載能力較差，圍巖強度低是造成該巷道頂底板變形破壞的主要因素。（3）支架支護強度不夠。由于該機巷里段開始采用的是U型棚支護，支架與煤層、圍巖接觸不實，造成整體支護強度不夠。（4）應力集中點加固不夠。采用U型鋼棚支護時，對巷道底腳、肩窩和中頂等處沒有采取有效的加固措施，容易導致頂板下沉量加大，甚至破壞、棚退扎底、搭接處損壞，甚至導致棚梁和棚退扭曲。

3 巷道支護改進方案

根據721采煤工作面機巷里段的支護現狀分析和變形破壞原因分析，在后段巷道支護采用了“錨網噴+U型棚”復合支護措施，有效地控制了圍巖的變形和破壞。

3.1 “錨網噴+U型棚”復合支護機理

U型鋼棚具有先柔后剛特征，具有一定的可縮量，在較大圍巖壓力作用下，允許圍巖有一定的變形量，以釋放圍巖壓力，當支架收縮到一定程度則變成剛性支護體，阻止圍巖的繼續產生變形；圍巖內打入錨桿，可起到加固圍巖，提高圍巖自承能力的作用，圍巖在錨桿的作用下形成組合拱，并與金屬網、噴層形成一個共同承載體，共同承載圍巖壓力，保證了巷道的安全穩定性。

3.2 支護參數

（1）錨桿使用長3.0m，φ20mm左旋無縱筋高強螺紋鋼錨桿，兩幫使用長2.0m，φ20mm左旋無縱筋高強螺紋鋼錨桿，錨桿排距為800mm，間距為600mm，全長錨固。（2）金屬網規格為：采用直徑φ4.5mm的盤圓鋼筋焊接而成，網幅為1 000mm×800mm，網格為100×100mm。（3）噴漿配合比為水泥：沙子：石子=1∶2∶2，摻加4%的速凝劑，水灰比為0.45，巷道噴層厚度為100mm。每米巷道使用42.5#普通硅酸鹽水泥0.8噸，3～5mm石子1.2m3，中粗砂1.3m3，混凝土強度為10Mpa。

3.3 施工工藝過程

巷道掘進成型后→首先架設前探梁，進行臨時支護→緊接著掛網，網要壓茬連接，壓茬長度為100mm，并做到每道必連且連接牢實→然后打錨桿眼，錨桿眼位置要準確，眼位誤差不得超過100mm，眼向誤差不得大于15°；錨桿眼深度要以比錨桿桿體長度短50mm為宜；打眼及安裝錨桿時應按照由外往里、先頂后幫的順序依次進行→緊跟迎頭安裝錨桿和復合托盤→然后架設U型鋼支架→最后噴射混凝土。

3.4 支護效果

為了檢驗支護效果，在現場工業性試驗中進行了巷道表面位移監測。在721工作面機巷試驗段設置了4個測站進行巷道表面位移量觀測。經過實際觀測得知兩幫的平均位移量均在0.1m以下，頂板下沉量小于0.15m。總體來看，未出現大的頂板下沉、縮幫、和底臌等現象，巷道成型好，圍巖變形量小，大大減少了巷道以后的修復率，節省了巷道修復成本。

4 結語

根據巷道圍巖表面位移量實際觀測數據來看，“錨網噴+U型棚”復合支護措施有效地控制了巷道的大變形,“錨網噴+U型棚”復合支護技術在721工作面機巷支護的成功應用,為其他類似高應力軟巖巷道的支護提供了借鑒之處。

[1]楊軍偉，路瑞恒，楊海軍，徐洪濤，韓金育，錢景奇.軟巖巷道圍巖控制技術[J]，中州煤炭.2012.（1）.

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1003-5168(2014)04-0059-01