锚网和锚索梁联合支护在复合顶板松软煤层巷道施工中

　　摘 要：本文笔者所举例的工程实例具有煤层煤体松软、易片帮及顶板为复合型顶板等特点，因此十分适合在巷道施工中采用锚网和锚索梁联合支护技术，这样既有效确保了施工效率，也对施工的质量起到了相应的保障作用。
　　关键词：复合顶板；松软煤层；锚网和锚索梁联合支护
　　因为该煤层的煤体相对松软，顶板为复合型顶板，极易脱落，因此我们如果继续使用以往的支护理念和支护技术不仅效果较差，而且可能带来很大负面影响，这主要是由于传统的支护技术，比如矿工钢梯形支架和U型钢支架，它们的造价相当高、钢材消耗量较大、浪费人力资源。鉴于此，我们可以应用预应力螺纹钢锚杆和预应力锚索支护等新技术开展施工工作，实践证明效果是十分明显的。
　　一、地质概况
　　该煤层位于井田分界构造F5断层的西部位置，其煤为黑色半亮型，主要煤型为亮煤，该煤层的机构十分复杂，平均煤层厚度约为3.0m，煤层倾角为8°-15°，煤层普氏系数f <1，呈裂隙发育状态。煤层伪顶约0.5m，黑灰色细砂岩，其层理和节理均得到一定程度的发育，但易脱落。
　　二、巷道支护方式的选择及参数设计
　　（一）巷道支护方式的选择
　　我们知道，架棚支护与锚网支护的作用机理不同，采用锚网和锚索梁联合支护的承载力高，造价较低，灵活便捷，施工高效，且具有柔性可缩、稳定性好等诸多优势，同时我们可在巷道掘进中顶板采用预应力螺纹钢锚杆配合小眼孔冷拔丝钢筋网护顶，煤帮采用普通树脂锚杆配合尼龙网护帮，将护帮网与护顶网进行联结，就可以形成一个帮顶网全封闭支护的模式，确保自稳和回采的顺利进行。
　　（二）锚网和锚索梁联合支护参数设计
　　（1）锚杆支护参数计算
　　L ≥N（1.1 +W 10）
　　L ≥C +t +n
　　D ≤0.5L
　　Q ≥RhD
　　Q ≥RhD2γ
　　式中：
　　L代表锚杆长度，m；
　　W代表巷道跨度，m；
　　N代表围岩稳定性系数，取N=1；
　　C代表围岩松动圈厚度，取C=0.9～ 1.2m；
　　t代表锚入老顶厚度，取t≥0.3m；
　　n代表锚杆外露长度，取0.1m；
　　D代表锚杆间、排距，mm；
　　Q代表锚杆锚固力，t；
　　R代表安全系数，取2～3倍；
　　h代表软弱岩层厚度，h=1.1m；
　　γ代表软弱岩层平均容重，γ=2.5t/m3.
　　根据上述公式，笔者得出如下参数结果：
　　锚杆长度L≥1.6 m，锚杆间排距 D≥ 0.8 m。
　　结合这一结果，为保险起见，我们将顶部支护选用了16Mn螺纹钢，锚杆长度2.0m，直径为18mm。每根锚杆使用Z2535型树脂药卷两节，每根锚杆的锚固力大于8t，间排距为800mm×800mm，顶板铺设小眼孔冷拔丝钢筋网（钢筋网主材Φ4mm冷拔丝，网目40mm×40mm）。煤帮选用Φ16mm的树脂锚杆，杆体长度1.6m，锚杆托盘规格110mm×110mm×5mm，间排距为1000mm×1000mm，两帮均铺设尼龙网，增强煤巷软帮的直立和稳定效果，单根锚杆锚固力大于4t。
　　（2）锚索支护参数计算
　　结合相关的地质资料分析，为了预防巷道顶板岩层发生比较大面积的垮落事件，我们用Φ15.24mm、L=7000mm的钢铰线把锚杆加固的＂组合梁＂整体悬吊在坚硬岩层当中，值得注意的是此处的冒落高度要大于锚杆长度，靠巷道两帮的角锚杆和锚索一起发挥悬吊作用，在忽略岩体粘结力以及内磨擦力的情况下，我们取垂直方向力的平衡，主要运用下列公式计算锚索间距：
　　L＂ = nF2 / [BHγ-（2F1sinθ）/L1]
　　式中：
　　L＂代表—锚索间距，m；
　　B代表巷道最大冒落宽度，取4m；
　　H代表巷道冒落高度，按最严重冒落高度取2m；
　　γ代表岩体容重，26.7kN/m3；
　　L1代表锚杆排距，0.85m；
　　F1代表锚杆锚固力，70kN；
　　F2代表锚索极限锚固力，取230kN；
　　θ代表角锚杆与巷道顶板的夹角，取75°；
　　n代表锚索排数，取1。
　　通过计算，L＂ =3.8 m，为安全起见，锚索间距设置为3.0 m，其支护断面如下图所示。
　　三、顶帮锚网支护工艺要求
　　本巷道采用EBZ—75C型悬臂式掘进机截割、装载煤体，运煤运料则采用的是配套的型号为DSJ—80型可伸缩胶带输送机。在煤巷进行打锚杆的过程中，顶部支护使用MQT—120/2.3型风动锚杆钻机机进行，而两帮支护采用MQS—50/1.5型风动帮锚机进行，短掘短支，全断面一次成巷。
　　锚网支护工艺流程主要是，第一步是使用掘进机对煤体进行截割、转运，第二步是检查巷道规格尺寸是否符合设计要求，第三步是待操作人员退机之后，进行敲帮问顶作业，使用长柄工具对顶帮活煤、活矸进行处理，第四步是进行吊联顶网，第五步是进行临时支护，第六步是按照设计的间排距打锚杆，在锚杆支护的过程中，逐根及时安装托盘、紧固螺母至设计扭矩，并用扭力矩扳手检查扭力矩是否达到标准，最后打帮锚杆。
　　四、结语
　　综上所述，锚网和锚索梁联合支护技术应用在巷道掘进速度、工效、工程质量等得到了有效提升，大幅度减轻了作业人员的劳动强度，为综采工作面接续创造了良好条件。
　　参考文献：
　　[1]刘丕利. 锚网和锚索梁联合支护在复合顶板松软煤层巷道施工中的应用[J]. 煤炭技术，2010，02：63-64.
　　[2]袁宏彬. 复合顶板煤层巷道锚网索支护技术研究[D].西安科技大学，2013.