巷道中頂板錨固支護作用的研究與應用分析

孟勝芳

（潞安化工集團漳村煤礦， 山西 長治 046032）

引言

煤炭開采過程中會遇到許多問題，尤其是在煤礦掘進過程中巷道頂板的冒頂問題，不僅會對開采工程造成很大影響，甚至會導致重大的安全事故，從而影響煤礦井下的正常開采。因此，必須加強對巷道中頂板錨固支護技術的研究，保證煤礦巷道的正常運行，確保開采安全高效的進行。

1 工程概況

某大型煤礦現準備開采的是厚度范圍為5.86～9.21 m、平均厚度為7.82 m 的煤層。現要用支護方案對這一煤層的工作用運輸巷道進行布置，該巷道的剖面整體呈現矩形，寬度為5.327 m，高度為3.4 m，巷道頂板離地面的距離在590～650 m 左右。巷道中有部分區域的圍巖出現斷裂層，規模較小。巷道圍巖從整體上來看表現得比較軟弱、破碎、松散。因此在礦下進行開采工作的過程中有發生冒頂片幫[1]等問題的可能性。為保證工程安全進行，對其進行錨固支護。

2 巷道支護方案設計

2.1 頂板支護

每排設置4 根柔性左旋螺紋鋼錨桿，錨桿的規格選用直徑為18.9 mm，長度為3.5 m。任意兩根錨桿之間的距離設置成1.4 m。鋼筋網選用直徑為7 mm 的鋼筋進行焊接，網孔的大小選用70 mm×70 mm 的或50 mm×100 mm 的都可以，根據巷道里的實際情況進行選擇，支護方式為錨桿在上鋼筋網在下。安置的錨桿兩端都要進行壓卷錨固，選用型號為CK2370 和Z2370 的錨固劑。并且還需要利用一個型號為KM19 的鎖具和規格為300 mm×300 mm×15 mm 拱形鋼托板進行配合使用。鉆孔時可以選用直徑為23 mm 的鉆頭完成，錨固長度要控制在2.2～2.3 m 左右，這樣錨固效果會更好，裸露出來的長度可以控制在0.16～0.36 m。錨桿預緊力不能少于180 kN。頂板支護方案詳見圖1。

圖1 頂板支護方案示意圖（單位：mm）

2.2 兩幫支護

每排設置4根錨桿，任意兩根錨桿間的距離設置成1 m，在離頂板0.3 m 的位置安裝最上側錨桿，在離最上側錨桿0.1 m 的位置安裝最下側錨桿。兩類錨桿在安裝時都要傾斜10°左右，剩下類型的錨桿按照垂直于巖面的準則進行安裝。利用直徑為12 mm的鋼筋焊接鋼筋網，型號為Φ12×2-110-1 000-3 200-4，網片大小（長度×寬度）為3.4 m×1 m。根據巷道實際情況在底板周圍打孔進行卸壓處理，不同孔位之間距離都設置為1 m，孔的直徑為0.21 m，長度為2.45 m，具體情況見下頁圖2。

圖2 巷道支護方案斷面圖（單位：mm）

2.3 安全安裝措施

1）在巷道進行支護項目的過程中，嚴令禁止空巷作業[2]，否則會有坍塌的風險。可以在巷道底部留下三排錨桿，剩下的頂板錨桿和錨索要在桿頭位置緊跟著安裝。在安裝頂板錨桿的時候，要在巷道口迎著安裝，不能超過錨索的排距進行安裝，如果進行了錯誤的操作，必須給予糾正，然后才能進行煤礦開采。

2）在進行支護的工作過程前，先要輕敲頂板和巷幫，除掉上面存在的碎小的煤石[3]。在鉆頭打孔和安裝錨桿的同時，要時刻注意頂板和巷幫的情況，如果發現問題要立即停止工作。

3）錨桿的材料選取、參數選擇，安裝技術都要按要求來實行，嚴格把控錨桿的安裝質量問題。不合格的材料嚴禁用于施工，如果發現已經投入使用，必須立馬拆除之后換上質量合格的材料；如果發現有未按照要求安裝扭矩的錨桿，要在這些錨桿周圍0.4 m范圍內補上符合要求的錨桿，發現沒有達到要求的張拉力的錨索，要在這些錨索周圍0.2 m 的距離補上符合要求的錨索。

4）巷道掘進的過程中形成的效果較差，工作面巷道斷面過寬或出現片幫嚴重問題時要及時補打錨桿對其補強，預防錨桿的間排距增大的問題。

5）遇到地下的地質條件發生變化、巷道里的淋水較大時，要及時調整巷道中安裝的錨桿的各項參數，保證給巷道的支護效果，遇到問題嚴重的情況下要進行架棚，用來增強巷道支護的強度。

6）在巷道掘進施工的過程中，每班都要有跟隨的技術人員對巷道里的錨桿進行檢查，確保它的支護效果。如果發現巷道出現異常問題要立即采取解決方案，當發現巷道有不安全隱患問題時，必須當天進行處理，但是如果有特殊情況的話無法立即解決該隱患時，要向下一班的負責人說明清楚，及時進行處理，只有在消除隱患后才可組織繼續進行煤礦開采。

3 巷道變形監測分析

在使用上面提到的支護方法進行現場施工后，對利用此方法試驗過后的巷道進行巷道變形監測，此結果用來作為該方案支護效果的評價依據，并且該監測結果可以為后期錨固支護方案的優化提供依據。采用了“十字”布點法對監測數據進行總結，做出的圖像如圖3 顯示。圖像包含三種曲線，分別為兩幫移近量、頂板移近量和頂底板移近量，總體上呈上升趨勢。而且前期圖像變形速率較大，后期曲線趨于穩定，巷道頂底板最大移近量為155 mm，兩幫最大移近量為113 mm，表明巷道在此方案下起到了較好的支護效果。

圖3 巷道檢測結果圖

4 結論

1）圍巖位移量在前期上升速率較大，16 d 后，圍巖位移量逐漸趨于0，基本趨于穩定，達到了支護效果。

2）該支護方案取消了幫部錨桿部分，減小了頂部錨桿的長度和使用的錨桿數量，加大了錨桿間排距。不僅保證了巷道環境的穩定性，而且使用的材料較少，降低了支護成本，整個支護方案相對簡單，減低了員工的勞動量，提高了支護效率，然且采用的材料較環保，貫徹了保護環境的原則。