軟厚煤層複合頂板的錨網支護設計與施工

2.2 支護原則及對策

（1）頂板岩石與兩幫煤體作為一個整體來考慮，二者相互聯係，唇齒相依，其一處支護破壞，則造成巷道整體支護的破壞；

（2）減少巷道圍岩圈鬆動數值，能否將鬆動圈控製在直接頂範圍之內，即盡量減少或消除老頂下沉位移壓力對支護的影響，使直接頂梁僅僅承受自身的重力是錨杆支護能否成功的關鍵。

（3）根據圍岩鬆動圈理論，巷道掘進後的鬆動圈的碎漲變形是圍岩破壞的主要原因。應充分發揮圍岩自身的支撐作用，使破壞鬆動的岩層重新固結成一整體，是合理的支護形式。

（4）針對不同的頂板岩性，圍岩狀態，及時調整支護方案及參數以實現支護的最優適應性選擇。

2.3 支護形式的選擇

根據以上支護原則，針對大莊礦己組軟厚煤層複合頂板的特性及受力後頂板的變化情況：①破碎頂板（其解離及縫距小於0.6m，小於一般錨杆間距）。②該類頂板岩石縫距小，縫數多，岩石間摩擦力小，巷道掘進後若支護不及時，則極易出現碎岩塊自主掉落。

為此 設計支護時，應考慮：①該類岩石頂板的支護應將巷道頂岩作為一個整體來考慮，按照圍岩鬆動圈及組合拱理論，選擇錨杆支護參數，布置錨杆，最好配合W形護頂鋼帶、金屬網聯合支護，形成一個支護整體。②增加錨杆長度，使錨杆盡量深入錨固到直接頂或老頂裏麵去，支護應力盡量向深部岩體傳遞，增加支護整體的完整性。具體支護參數見表1（以23041風、機巷為例）。

表1 23041采麵支護參數表

序號	巷道名稱	斷麵特征			支護參數
		頂板或圍岩類別（f）	淨斷麵（m2）	毛斷麵（m2）	頂板	兩幫
1	23041風巷	2-8	9.93	11.9	L=2200，φ20五花布置，間排距700×700	L=2000，φ31五花布置，間排距700×700
2	23041機巷	2-8	10.87	12.96	L=2200，φ20五花布置，間排距700×700	L=2000，φ31五花布置，間排距700×700

注：該風、機巷均為矩形斷麵，3.4×3.2m（風巷），3.5×3.2m（機巷），頂板為樹脂錨杆，兩幫為管縫式錨杆

施工時可打超前錨杆預先控製頂板，減小頂板冒頂幾率，控製裝藥量，實施光麵爆破作業。

對於破碎岩石複合頂板，考慮到盡量不破壞頂板，優先選擇矩形斷麵。

3 施工方案

3.1 施工原則

（1）對於沿煤層頂板掘進的煤巷，不論是機掘還是炮掘，掘進時，支護前盡量減少或不擾動岩石是最基本原則。這可以通過改變炮眼布置及裝藥量來實現：預留斷麵上半部煤體光爆層厚度不小於0.5m，用手鎬刨，控製裝藥量進行鬆動爆破，循環進度不大於1.2m。

（2）支護及時

這是沿煤層頂板掘進支護能否成功的關鍵。巷道掘進後頂板岩石在重力作用下會緩慢下沉，支護（尤其是錨杆支護時，使頂板重新固結成一完整的頂梁）可減少頂板下沉量，使頂板在重力與支護之間找到一個新的平衡點，巷道便會穩定下來，若不及時支護，頂板下沉量過大，支護後頂板岩石會整體下沉，造成頂板岩石的破壞斷裂，冒頂。

（3）對於塊狀及破碎岩石頂板，必須采取預先控製頂板或減小頂板岩石鬆動的 措施，如打超前錨杆，改善炮眼布置及適量裝藥等，增加頂板岩石穩定期，為支護工作留下充足的時間。

（4）針對工作麵頂板岩石的具體情況，做到類別判斷準確，施工 措施得當，充分發揮錨杆支護的主動性、及時性，盡量維持頂板岩石的原有特性是頂板支護施工的首要原則。

3.2 施工方法

就目前而言，巷道沿煤層頂板掘進，采取炮掘方式。嚴格控製循環進度，對炮眼布置，光爆層厚度有嚴格要求，同時需打超前錨杆預先控製頂板。

4 技術經濟 評價

現以己三采區23041采麵為例比較如下：該采麵走向長度1600m，采長150m，煤厚5.6m,煤層傾角8-10°，綜合機械化采煤。

（1） 改善了圍岩力學狀態，巷道變形較小，巷道變形監測數據見表2.

表2 23041采麵順槽變形監測數據統計

監測項目		23041回風順槽	23041運輸順槽
		Ⅰ Ⅱ Ⅲ	Ⅰ Ⅱ Ⅲ
前期	天數/d 收斂量/mm 收斂速度/mm·d－1	5 10 25 頂底板 兩幫 頂底板 兩幫 頂底板 兩幫 30 20 36 27 40 33 6 4 3.6 2.7 1.7 1.28	5 10 25 頂底板 兩幫 頂底板 兩幫 頂底板 兩幫 33 22 37 28 41 38 6.6 4 3.6 2.7 1.7 1.26
後期	天數/d 收斂量/mm 收斂速度/mm·d－1	180 270 360 頂底板 兩幫 頂底板 兩幫 頂底板 兩幫 60 40 65 41 66 42 0.33 0.22 0.249 0.152 0.185 0.144	180 270 360 頂底板 兩幫 頂底板 兩幫 頂底板 兩幫 63 45 65 50 67 52 6.6 4 3.6 2.7 1.7 1.26

（2） 改善了對破碎岩層、斷層等構造的適應性。實踐證明，除大型地質構造外，摸清地質構造，一般小型構造通過改變施工方法及支護參數都能適應。

（3）提高了掘進速度，節約了工期。和金屬支架支護方式相比按月進240m計算，僅23041采麵可節省工期150天。

（4）減少了巷道掘進維修工程量及維修基金.與金屬支架支護方式相比，僅23041采麵可節省巷道維修3200m，按年維修率15%計，減少維修量480m，維修資金約40.5萬元。

（5）提高了施工工程中的 安全性。該工序施工組織簡單，工藝易於掌握，超前支護到迎頭， 安全性好。

5 結語

綜上所述，大莊礦條件下的複合頂板，如己三采區23041采麵風機巷、集中皮帶巷、集中軌道巷均為沿煤層頂板掘進，盡管厚達1.6-1.7m的砂質泥岩直接頂上有一層0.8-1.4m的灰質泥岩，極易冒落，與老頂砂岩粘結性差，易脫層，但采用錨杆配合鋼筋梁（或W形鋼帶）、金屬網聯合支護，支護參數合理，支護效果較好，說明該支護是成功的，沿煤層頂板掘進取得了較好的經濟和社會效益。

參考文獻：

[1] 董方庭等.井巷設計與施工（修訂版）[M].徐州：中國 礦業大學出版社，1994

[2] 吳再生等編.井巷工程[M].北京：煤炭工業出版社，2005

[3] 呂建青編.《井巷工程》[M]. 徐州：中國 礦業大學出版社，2007年

[4] 東兆星等編.井巷工程[M]. 徐州：中國 礦業大學出版社，2004

作者簡介：王永祥（1957—），男，河南周口人，副教授，畢業於中國 礦業大學采礦工程專業，現在平頂山工業職業技術學院任教。