郭英杰

（山西汾西矿业集团双柳煤矿， 山西 柳林 033300）

1 支护参数概述

煤矿在无其他特殊地质与生产条件影响时，如破碎带、相邻工作面采空区、上覆煤柱等，建议基本支护方式为：锚杆+钢带+钢筋网+锚索。推荐的顶板支护主要参数为：锚杆端锚加长锚固，锚杆杆体直径不小于19.3 mm，杆体长度不小于2.123 m，间排距不大于1.06 m；锚索加强支护，锚索直径采用Φ21.6 mm，锚索长度不小于6.85 m，锚索密度每延米不小于2.04 根。挂网，并用“W”型钢带压网。推荐的两帮主要支护参数为：锚杆端锚加长锚固，锚杆杆体直径不小于18.5 mm，杆体长度不小于2.03 m，间排距不大于1.02 m。挂网，并用“W”型钢带或钢筋梯梁压网。

考虑目前锚杆支护技术的发展水平、锚固材料的力学特性、施工机具和合理的“三径”配合等因素，以及某矿2 号煤层的地质力学条件，确定顶板采用Φ20 mm 螺纹钢锚杆，锚杆长度为2.2 m；帮部锚杆采用Φ20 mm 螺纹钢锚杆，锚杆长度为2.2 m；顶板采用Φ21.6 mm 锚索加强支护，锚索长度为7.0 m，锚固方式均为端锚加长锚固。主要锚固参数和锚固长度见表1 所示。顶板与两帮的锚杆、锚索和树脂锚固剂的规格与特性见表2 和表3 所示。由于仅有锚杆索支护难以满足工作面超前支承压力影响下回采巷道稳定性要求，在回采工作面前方20～25 m 还需采用超前支护对巷道稳定性进行支护。

表1 1214 巷主要锚固材料与参数

表2 顶板与两帮锚杆（索）规格与力学特性

表3 树脂锚固剂的主要物理力学性能

2 巷道支护设计优化方案

回采工作面巷道煤巷段为矩形断面，胶带运输顺槽掘进宽度为4 600 mm，实际掘进高度为2 900 mm，回风顺槽掘进宽度4300mm，实际掘进高度2900 mm，巷道围岩完整性稍好，但该巷道属于煤巷，且2 号煤胶结程度较差，煤质较软。针对巷道的地质力学特征，提出两个优化方案：

2.1 方案1

考虑帮部实际高度为2.9 m，帮角处预留位置较短，施工难度较大，将锚杆锚索间距调整为800 mm×800 mm，并对胶带运输顺槽和回风顺槽分别进行设计。

2.1.1 胶带运输顺槽支护

运输顺槽巷道宽度4.6 m，高度2.9 m。

2.1.1.1 顶板支护

每排采用Φ20 mm×2 200 mm 左旋无纵筋螺纹钢锚杆4 根，采用Φ21.6 mm×7 000 mm 高预应力锚索2 根，间排距800 mm×800 mm，其中锚索布置在两边最外侧，距离帮部300 mm，且垂直向外倾斜15°。顶板铺设Φ6 钢筋网，采用4 400 mm×280 mm×3 mm W 钢带连接锚杆锚索，锚杆外露长度，锚杆螺母外锚杆丝扣10～50 mm 之间，锚杆外露端头配套200 mm×200 mm×12 mm 托盘固定。锚索外露长度，露出锁具150～250 mm。锚索外露端头配套300 mm×300 mm×14 mm 托盘固定。

2.1.1.2 两帮支护

每帮每排采用Φ20 mm×2 200 mm 左旋无纵筋螺纹钢锚杆4 根，间排距800 mm×800 mm，其中最上侧锚杆距顶板250 mm，且水平向上倾斜15°，最下侧锚杆距底板250 mm，且水平向下倾斜15°，铺设Φ6 钢筋网，锚杆外露长度，锚杆螺母外锚杆丝扣10～50 mm 之间，锚杆外露端头配套200 mm×200 mm×12 mm 托盘固定，并在帮部中间水平打设一根Φ21.6×4 000 mm 高预应力锚索，锚索外露长度，露出锁具150～250 mm。锚索外露端头配套300 mm×300 mm×14 mm 托盘固定。

帮部采用一长一短2 根钢筋梯梁，其长钢筋梯梁规格为：直径14 mm，宽80 mm，长1 800 mm。短钢筋梯梁规格为：直径14 mm，宽80 mm，长1 000 mm。施工中，长短钢筋梁首尾限位孔对准后在其内打设锚杆，预紧后锚杆铁饼相压将长短钢筋梯梁进行连接。

每根锚杆采用MSCK2355、MSK2355 树脂锚固剂各一根。每根锚索采用锚固剂从上至下型号依次为一卷MSCK2355、一卷MSK2355、一卷MSZ2355。要求巷道顶板锚杆锚固力不小于120 kN，预紧扭矩不小于190 N·m；锚索的预紧力不低于196 kN，锚固力为356 kN。

2.1.2 回风顺槽

回风顺槽巷道宽度4.3 m，高度2.9 m。

2.1.2.1 顶板支护

每排采用Φ20 mm×2 200 mm 左旋无纵筋螺纹钢锚杆4 根，采用Φ21.6 mm×7 000 mm 高预应力锚索2 根，间排距800 mm×800 mm，其中锚索布置在两边最外侧，距离帮部150 mm，且垂直向外倾斜15°。顶板铺设Φ6 钢筋网，采用4 200 mm×280 mm×3 mmW 钢带连接锚杆锚索，锚杆外露长度，锚杆螺母外锚杆丝扣10～50 mm 之间，锚杆外露端头配套200 mm×200 mm×12 mm 托盘固定。锚索外露长度，露出锁具150～250 mm。锚索外露端头配套300 mm×300 mm×14 mm 托盘固定。

2.1.2.2 两帮支护

每帮每排采用Φ20 mm×2 200 mm 左旋无纵筋螺纹钢锚杆4 根，间排距800 mm×800 mm，其中最上侧锚杆距顶板250 mm，且水平向上倾斜15°，最下侧锚杆距底板250 mm，且水平向下倾斜15°，铺设Φ6 钢筋网，锚杆外露长度，锚杆螺母外锚杆丝扣10～50 mm 之间，锚杆外露端头配套200 mm×200 mm×12 mm 托盘固定，并在帮部中间水平打设一根Φ21.6 mm×4 000 mm 高预应力锚索，锚索外露长度，露出锁具150～250 mm。锚索外露端头配套300 mm×300 mm×14 mm 托盘固定。

帮部采用一长一短2 根钢筋梯梁，其长钢筋梯梁规格为：直径14 mm，宽80 mm，长1 800 mm。短钢筋梯梁规格为：直径14 mm，宽80 mm，长1 000 mm。施工中，长短钢筋梁首尾限位孔对准后在其内打设锚杆，预紧后锚杆铁饼相压将长短钢筋梯梁进行连接。

每根锚杆采用MSCK2355、MSK2355 树脂锚固剂各一根。每根锚索采用锚固剂从上至下依次为一卷MSCK2355、一卷MSK2355、一卷MSZ2355。要求巷道顶板锚杆锚固力不小于120 kN，预紧扭矩不小于190N·m；锚索预紧力不低于196kN，锚固力为356 kN。

2.2 方案2

考虑控制顶板变形量，将部分锚索调整至巷道中间，并针对回风顺槽和胶带运输顺槽的巷道宽度分别进行设计。

2.2.1 胶带运输顺槽

巷道宽度4.6 m，高度2.9 m。

2.2.1.1 顶板支护

每排采用Φ20 mm×2 200 mm 左旋无纵筋螺纹钢锚杆4 根，采用Φ21.6 mm×7 000 mm 高预应力锚索2 根，间排距800 mm×800 mm，其中第一排锚索布置在两边最外侧，距离帮部300 mm，且垂直向外倾斜15°，第二排锚索布置在顶板中间，最外侧锚杆距离帮部300 mm，且垂直向外倾斜15°。顶板铺设Φ6 钢筋网，采用4 400 mm×280 mm×3 mm W钢带连接锚杆锚索，锚杆外露长度，锚杆螺母外锚杆丝扣10～50 mm 之间，锚杆外露端头配套200 mm×200 mm×12 mm 托盘固定。锚索外露长度，露出锁具150～250 mm。锚索外露端头配套300 mm×300 mm×14 mm 托盘固定。

2.2.1.2 两帮支护

每帮每排采用Φ20 mm×2 200 mm 左旋无纵筋螺纹钢锚杆4 根，间排距800 mm×800 mm，其中最上侧锚杆距顶板250 mm，且水平向上倾斜15°，最下侧锚杆距底板250 mm，且水平向下倾斜15°，铺设Φ6 钢筋网，锚杆外露长度，锚杆螺母外锚杆丝扣10～50 mm 之间，锚杆外露端头配套200 mm×200 mm×12 mm 托盘固定，并在帮部中间水平打设一根Φ21.6 mm×4 000 mm 高预应力锚索，锚索外露长度，露出锁具150～250 mm。锚索外露端头配套300 mm×300 mm×14 mm 托盘固定。

帮部采用一长一短2 根钢筋梯梁，其长钢筋梯梁规格为：直径14 mm，宽80 mm，长1 800 mm。短钢筋梯梁规格为：直径14 mm，宽80 mm，长1 000 mm。施工中，长短钢筋梁首尾限位孔对准后打设锚杆，预紧后锚杆铁饼相压将长短钢筋梯梁进行连接。

2.2.2 回风顺槽

巷道宽度4.3 m，高度2.9 m。

2.2.2.1 顶板支护

每排采用Φ20 mm×2 200 mm 左旋无纵筋螺纹钢锚杆4 根，采用Φ21.6 mm×7 000 mm 高预应力锚索2 根，间排距800 mm×800 mm，其中第一排锚索布置在两边最外侧，距离帮部150 mm，且垂直向外倾斜15°，第二排锚索布置在顶板中间，最外侧锚杆距离帮部150 mm，且垂直向外倾斜15°。顶板铺设Φ6 钢筋网，采用4 200 mm×280 mm×3 mmW钢带连接锚杆锚索，锚杆外露长度，锚杆螺母外锚杆丝扣10～50 mm 之间，锚杆外露端头配套200 mm×200 mm×12mm托盘固定。锚索露出锁具150～250 mm。锚索外露端头配套300 mm×300 mm×14 mm托盘固定。

2.2.2.2 两帮支护

每帮每排采用Φ20 mm×2 200 mm 左旋无纵筋螺纹钢锚杆4 根，间排距800 mm×800 mm，其中最上侧锚杆距顶板250 mm，且水平向上倾斜15°，最下侧锚杆距底板250 mm，且水平向下倾斜15°，铺设Φ6 钢筋网，锚杆外露长度，锚杆螺母外锚杆丝扣10～50 mm 之间，锚杆外露端头配套200 mm×200 mm×12 mm 托盘固定，并在帮部中间水平打设一根Φ21.6 mm×4 000 mm 高预应力锚索，锚索外露长度，露出锁具150～250 mm。锚索外露端头配套300 mm×300 mm×14 mm 托盘固定。

帮部采用一长一短2 根钢筋梯梁，其长钢筋梯梁规格为：直径14 mm，宽80 mm，长1 800 mm。短钢筋梯子梁规格为：直径14 mm，宽80 mm，长1 000 mm。施工中，长短钢筋梁首尾限位孔对准后打设锚杆，预紧后锚杆铁饼相压将长短钢筋梯梁进行连接。

每根锚杆采用MSCK2355、MSK2355 树脂锚固剂各一根。每根锚索采用锚固剂从上至下依次为一卷MSCK2355、一卷MSK2355、一卷MSZ2355。要求巷道顶板锚杆锚固力不小于120kN，预紧扭矩不小于190 N·m；锚索预紧力不低于196kN，锚固力为356kN。

3 结语

本文提出几种支护方案，是在一次支护不尽完善，巷道返修难度加大的背景下提出的，通过优化，在不增加成本的前提下，是全断面一次支护最理想的支护形式，这样既提高了生产效率，又大幅度减少了支护品的消耗。