文/曹义勇

西曲矿8#煤支护设计研究与应用

文/曹义勇

西曲矿是山西焦煤西山煤电股份有限公司的骨干矿井之一，2012年核定生产能力为340万吨，井口海拔983m，井田走向长6.5km，倾向宽6km，总面积39.5km2。井田内主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，主要可采煤层有2#、4#、7#、8#、9#共5层。其中，2#、4#属山西组，称上组煤，7#、8#、9#属太原组，称下组煤。目前，西曲矿2#、4#煤资源几近枯竭，主采煤层为8#、9#两层。本文就西曲矿8#煤支护设计的研究与应用进行了阐述。

一、地质概况

西曲矿8#煤层厚度稳定，煤厚3.21～4.46m，平均为3.95m，煤层整体倾向西南，倾角2～7°。8#煤层顶部含有一层0.23m的泥岩伪顶，直接顶为石灰岩，厚度2.57m，抗压强度53～158MPa；直接底板为细砂岩，厚度1.05m，抗压强度5～20MPa。

二、西曲矿8#煤巷道支护和锚杆支护设计

根据工作面巷道布置及煤层赋存情况，西曲矿8#煤设计巷道采用矩形断面，具体参考《采矿工程设计手册》2003版进行设计。

巷道开掘以后，两帮与顶底板都不同程度地出现一定范围的破坏区，锚杆支护的作用就在于保持破坏区范围内岩层的稳定性。锚杆支护设计则采用悬吊原则，即，当顶板一定范围内有稳定岩层时，将破坏区载荷吊于稳定岩层上；在顶板一定范围内不存在稳定岩层时，将破坏区载荷悬吊于巷道两帮上部的岩层上；如果锚杆在两帮上部岩层中的锚固力小于破坏区岩层重力时，则不应单独采用锚杆支护。

锚杆支护设计主要是确定破坏区的范围值（巷帮破坏深度c,顶板破坏高度b）、载荷值（顶板载荷集度Qr,巷帮载荷集度Qs),以及锚杆支护的具体参数。

经过计算求得破坏区的范围值是：巷道两帮破坏深度c=0.499m，巷道顶板破坏高度b=1.02m；载荷值是：巷道顶板载荷集度Qr=108.75KN/m，巷道巷帮载荷集度Qs=4.32KN/m；锚杆支护的具体参数：顶锚杆实际长度为1.8m，锚杆直径为20mm，锚杆间排距为1.2×1.0m，锚杆个数4根，满足支护要求。

三、巷帮锚杆支护参数设计

当巷帮破坏宽度0.3m＜C=0.499m时，按下述方法确定支护参数：

1.锚杆长度。经计算，求得帮锚杆长度为0.99m，实际帮锚杆长度均为1.8m，1.8m＞0.99m，满足要求。

2.每排锚杆个数。经计算，锚杆个数为0.16根。西曲矿8#煤赋存较厚，平均3.95m，巷道较高，受裂隙或构造的影响，会有局部片帮现象。实际施工中，为防止局部片帮，打设三排帮锚杆，煤柱帮采用∮20× 1800mm的无纵肋螺纹钢锚杆，回采帮采用∮20× 1800mm的玻璃钢锚杆，第一排距顶板0.8m，第一、二排锚杆间排距为1.0×0.8m，第二、三排锚杆间排距为1.0×1.0m。

四、补强设计

在现场施工中，常发生因个别锚杆失效导致局部巷道漏顶、变形大的情况。因此，需保证顶板完整和支护系统相互联系，使悬吊、组合梁充分发挥作用，在局部锚杆失效或顶板破坏的情况下，通过补强设计，转移支护系统力的作用点，避免整个支护系统失效。西曲矿在现场施工过程中，采用3.9米长的W钢带，将单根锚杆联接起来，组成一个整体承载机构，提高了锚杆支护的整体支护效果，有效地控制了巷道顶板，提高了生产效率，对矿井生产安全具有一定保障意义。

(作者单位：山西焦煤西山煤电股份有限公司西曲煤矿)

（责任编辑：周琼）