冯家元

摘要：本文论述了在厚煤层全煤巷道中锚杆支护的应用。根据生产实践及锚杆支护理论，如何进行巷道断面形状、锚杆支护参数的选择及其巷道的施工方法。

关键词：综放工作面；全煤巷道；锚杆支护

为了适应高产高效矿井的发展，提高工作面的单产，大隆矿在厚煤层开采中采用了综采放顶煤开采的新技术。综采放顶煤工作面两则必须沿煤层底板掘进，因此巷道顶板及两帮均为煤体，即全煤巷道。全煤巷道围岩强度低，巷道断面大，采用传统的棚式支护已不能满足开采新技术的要求，寻求更加合理有效的支护形式已势在必行。

为解决综采工作面两顺支护问题，在W1702工作面进行了锚杆支护尝试，取得了良好效果。

1 工作面地质情况

大隆矿W1702工作面煤厚5.21-9.88m之间，一般为7.35m，走向达1792m，四周均未采动。工作面上邻近煤层为4-2煤层，大部分已经采完，层间距在46.0～56.0m之间，工作面下邻近煤层为9层煤，层间距在26～31m之间，未采动。

老顶：岩性以粗砂岩、中砂岩为主，在灰白色，泥质佼结，孔隙、裂隙含水。老顶岩层厚10.0m以上较稳定。初跨步距为25.0m左右，来压明显，属Ⅱ级基本顶。

直接顶：岩性以粉砂岩为主，灰色，波状层理，泥质胶结，较致密，坚硬，直接顶厚7.0m左右，属2a类直接顶板。

伪顶：岩性以泥岩、粉砂岩、薄煤层等复合层组成，节理、层理发育，松散易碎。

伪底：岩性为泥岩，厚1.0～5.0m，局部发育，硬度小。

直接底：岩性为粉砂岩、细砂岩，灰色，灰白色，泥质胶结，层位稳定，厚3.O～11.Om。属V类坚硬底板。

W1702工作面巷道掘进时，是沿7-2煤层底板施工，巷道顶板留有3.0～5.5m煤层，支护巷道帮顶锚杆均打在煤层中。由于7-2煤层中小断层、裂隙、节理较发育，破坏了煤层的完整性，煤层较为破碎，围岩的稳定时间较短，仅有几天。另外又受上部采空区水及裂隙水影响，围岩稳定性降低，很容易产生冒顶，围岩分类Ⅳ～V，属不稳定岩层。

2 支护形式和断面形状的确定

以往普通综采工作面的两顺锚杆支护的巷道均沿煤层顶板掘进，巷道断面形状为矩形，巷道顶板即是该煤层的顶板，锚杆就直接作用予较坚硬的砂岩中，这种支护形式巷道形状易于掌握，便于施工，巷道的稳定性也较好，如果将综放工作面的顺槽也沿煤层顶板掘进，势必造成大量煤炭的丢失，使回采率大大降低，所以必须将顺槽布置在煤层底部，这样巷道的顶部及两帮均为强度较低的煤体。巷道支护的对象由煤层顶板岩石变为顶帮完全煤体，围岩类型发生变化，其均质程度提高，但强度降低，支护条件相对单一，即不受煤层顶板岩性的影响。巷道断面形状完全取决于煤体强度及层理和裂隙发育程度。

为了保证支护效果，在确定巷道断面时，根据锚杆支护中的组合拱理论，以及圆形断面承载能力较强的原理，将两顺槽断面设计成三心圆拱断面，详见附图。也就是说，在拱形巷道围岩的破裂区中安装预应力锚杆，在杆体两端将形成圆锥形分布的压应力，如果沿巷道围边布置锚杆群，只要锚杆间距足够小，各个锚杆形成的压应力圆锥体将相互交锚，就能在煤体中形成一个均匀的压缩带，即承压拱，这个承压拱可以承受其上部的破碎岩石施加的径向荷载。因此，此种断面形式能较好地承载顶板的压力，保证良好的支护效果。

根据综放工作面回采工艺和设备布置要求，确定巷道断面为切圆拱断面。其掘进宽度为5.Om，高为3.5m，净断面为15.6m。

3 锚杆支护方式及主要参数的确定

由于W1702运回顺的煤层厚度在5.21～9.88m之间，如按悬吊理论进行锚杆支护，所需锚杆长度太长，施工十分困难，按组合梁原理支护，因顶板是较破碎的煤，不可能通过锚杆作用组合成承载梁，而只有组合拱理论才适合于切圆拱巷道，并加锚索增强支护。

为了避免锚固平衡拱中出现岩石松动，充分发挥锚杆的作用，采用合适的锚杆及其支护方式是至关重要的，根据大隆矿的实践经验，采用锚联网组合的支护形式较适合按照锚固组合拱原理进行有效的围岩支护，因为这种支护形式可充分发挥锚杆的约束和抗剪作用，防止围岩松动，保持锚固组合拱的整体性和承载能力，因此也是全煤巷道锚杆支护的合理支护形式之一。

两顺顶板支护均采用锚杆、尾绳梯、金属网、锚索联合支护。

锚杆规格：φ22x2200螺纹钢等强锚杆。

金属网规格：1800×6000mm形网，孔径80×120mm，网与网之间用16#铁线绑扎连接，绑扣间距200mm，金属网沿巷道横向铺设。

锚索规格：φ22×7200钢绞线（19芯），间排距为2500mm，排距2400mm。

锚固剂：每孔二支ck2335和三支m2335药，树脂锚固剂。

托盘规格：120×120×8mm。

尾绳梯长5200mm，锚杆间距为650mm，排距为800mm。

两帮支护也采用螺纹钢等强锚杆与金属网联合支护。

锚杆规格：φ18×1600螺纹钢等强锚杆，间排距均为800mm。

锚固剂：每孔二支ck2335和二支m2335药。

金属网规格：1800×4000菱形网，孔径80×1200mm，顺巷道方向铺设，帮网与顶网间用16#铁线绑扎连接，绑扣间距200mm，帮网间穿接。

托盘规格：120×120×6mm。

锚索规格：φ22×7200钢绞线（19芯），间排距为2500mm，排距2400mm。

4 巷道支护效果

采用锚杆、尾绳梯与金属网组合支护全煤综放工作面运、回顺巷道，通过实际应用和矿压观测表明，巷道支护状态良好，达到了支护设计预期的效果，取得了明显的技术经济效益。

采用锚梯网支护同矿用工字钢支护比较，每米巷道可节约支护费用1000元左右，同时减少了工人的劳动强度，减少了支护材料的运输费用，同时也减少了顶板事故的发生，提高了巷道掘进速度。

根据锚固组合拱支护原理提出的加长锚固锚带网支护系统，经井下实践证明这一支护形式可以充分发挥锚固组合拱的作用，支护效果好，是综放工作面两顺全煤巷道支护的一种合理形式。

附图