B050203锚网带喷支护在煤巷中的应用

锚、网、带、喷支护在煤巷的应用于会军马成民郭建武【鸡西矿业（集团）公司杏花煤矿】摘要鸡西矿业（集团）公司杏花煤矿留煤层作为巷道顶板，并采用了锚、网、带、喷支护，为掘送回采巷道以及其他相同条件下巷道选择支护方式提供了很好的依据。关键词全煤巷道煤顶光面爆破锚、网、带、喷支护废旧利用1工程概况杏花煤矿西二采区中部层绞车道全长750m，断面积8.5m2，坡度+15°。施工中穿过30＃煤层，并需要在28＃煤层中施工一车场，长94m，断面积9.3m2。30#煤层厚度为4.5m，沿巷道掘进方向倾角为+6°。绞车道穿过30#煤层需要施工30m。施工车场时，巷道掘送11m便在顶板遇见28#煤层。28#煤层厚度为1.7m，沿巷道掘进方向倾角-1～-3°（有向斜构造）。由于该车场必须定坡与前方风道定点贯通，所以28#煤层位于车场顶板。煤、岩层地质柱状图见图1。顺号层厚（m）累厚（m）柱状岩性特征14.304.30细砂岩灰白色20.504.80页岩灰黑色30.505.30细砂岩灰色41.406.7028#煤半亮型52.008.70细砂岩灰白色，具水平层理66.0014.70中砂岩灰白色74.5019.2030#煤半亮型，内夹煤页岩，下部煤页岩、砂页岩互层811.3030.50细砂岩灰白色图1煤、岩层地质柱状图按传统方式施工上述两区段巷道是将顶煤挑落，采用U型钢棚支护。为了减少工作量、减轻劳动强度和降低支护成本，根据组合平衡拱支护理论，我们采用光面爆破，锚、网、带、喷支护方式。2支护参数设计Φ18mmΦ28mm钢丝绳2英寸钢管锚杆选用直径16mm、长1800mm的圆钢杆体，RS水泥锚固剂卷端锚锚固，锚固长度为600mm。锚杆安设垂直于拱形顶板，锚杆间排距为800×800（mm）。金属网采用10#镀锌铁丝编织网，网孔为40×40（mm），规格为1800×1000（mm）。钢带采用直径28mm的废旧钢丝绳制作，规格为1800×60（mm）。利用废旧钢丝绳制作的钢带见图2。图2钢带加工示意图3锚、网、带、喷支护作用分析安装锚杆时，每根锚杆必须达到30kN的初锚力。在初锚力的作用下，锚杆因受拉而对围岩产生挤压，在锚杆两端形成一个圆锥形压缩区。压缩区互相交叉重叠，形成一个具有一定厚度的压缩带，即组合平衡拱（见图3）。组合平衡拱不仅具有自撑能力，而且能保护其上部围岩，使其免受水平应力的破坏。同时，上部围岩的垂直应力通过组合平衡拱转移到巷道两侧围岩纵深处，使巷道两侧附近煤体的压力减小，片帮现象减少。组合平衡拱理论认为，锚杆本身不承载，它只起组合作用，对围岩起支护作用的是组合平衡拱。组合平衡拱越厚、越完整，受力就越均匀，支护作用就越好。由于巷壁周围的煤体受爆破震动后产生裂隙，受锚杆初撑力的作用而变形。变形严重时锚杆间的煤体将脱落而使锚杆失效，组合平衡拱就被破坏，从而减弱或失去支护作用。金属网及钢带不仅可以保证组合平衡拱的完整性，而且又将组合平衡拱及其下方不受锚杆组合作用而容易脱落的煤体（图3中A部分）连成整体。安装钢带时，由于钢带发生较大的弹性变形而对顶板产生挤压，并支助锚杆的初锚力，使图3中A部分又形成一个压缩带，从而加大了支护体系，提高了支护强度。图3双锥体连续压缩带由于该巷道的服务年限为20年，为了保证组合平衡拱长期稳定，又采用了喷射混凝土加强支护。这样既避免了煤层因风化而脱落，又使受震动和挤压而产生裂隙的煤体重新连结成整体，加固了组合平衡拱。4施工工艺施工工艺是组合平衡拱形成的重要环节。首先采用光面爆破，周边眼间距由正常岩层中的400mm减小到250mm，装药量不超过75g，最小抵抗线系数由1减小到0.8。并采用预留光爆层的方法，保证巷道不超挖，同时减小一次性爆破对巷壁煤体的震动破坏。爆破后及时8001800200800出矸、支护，安装锚杆、挂金属网、上钢带、喷射混凝土护覆。施工工序由正常情况下的三掘一喷改为一掘一喷，保证了巷壁及时封闭及组合平衡拱的完整性。图4巷道支护断面示意图5技术经济效益和社会效益分析与采用U型钢棚支护相比，该巷道采用锚、网、带、喷支护取得了良好的技术经济效益和社会效益。①节省了材料费巷道采用U型钢棚支护的材料费为3000元/m，而采用锚、网、带、喷支护支护的材料费为1200元/m，降低费用1800元/m。仅上述两区段节省材料费20万元。②有利于安全生产巷道采用光爆及锚、网、带、喷支护方式施工，避免了因放顶煤造成巷道过高而无法临时支护及加棚、刹顶困难，清除了容易片帮等隐患。③减轻了劳动强度支护材料轻便、量少、容易搬运、施工方便，同时避免了放顶煤造成过多的出矸量，使巷道容易达到设计规格，有利于提高单进。④有利于质量达标支护强度大，服务时间长，巷道维修工程量减少，为质量达标创造了条件。6几点认识①光面爆破是形成组合平衡拱的重要环节，能保证巷道不超、欠挖，可以使组合平衡拱连续、完整、受力均匀，从而增加其稳定性。②及时喷射混凝土护覆可以防止煤体风化脱落。③锚杆必须具有一定的初锚力，否则就不能和围岩形成组合平衡拱，围岩就容易失稳而被破坏。④废旧钢丝绳被重复利用，对顶板起到很好的支护作用。尤其在拱形巷道中作用更加明显。（收稿日期：2004-12-11；责任编辑：胡林）