有关沿空掘进锚网索联合支护的探索分析.docx

有关沿空掘进锚网索联合支护的探索分析对于煤矿生产作业而言，顶板事故一直是矿井生产中的主要灾害之一，对生产安全的影响十分大特别是随着近些年矿井浅部煤炭资源的日益枯竭，井下回采作业深度持续增加，回采作业时的围岩压力不断增大，作业面顶板安全形势越发突出有鉴于此，采取针对性的举措优化作业面支护设计，提升支护效果，对于推动矿井生产更好地开展意义重大1、工程概述A矿50203回采作业面主采5#煤层，煤层厚度均值12m，倾角均值10°，整体埋深500m煤层上部直接顶为砂质泥岩层，属于典型的软弱坚硬岩层，抗压强度介于10～61MPa，抗拉强度介于0.5～4.7MPa；老顶为厚度均值15m的砂岩层；煤层直接底为厚度均值1m左右的碳质泥岩50203作业面北部为上阶段采空区，南部为在采作业面，西侧为采区大巷，东侧为井田边界煤柱50203作业面回风巷道采用沿采空区掘进的方式，原支护方式不能很好适应井下生产需求，需对其进行优化改良2、巷道支护设计分析2.1原支护方式A矿50203回采作业面回风巷道断面设计采用矩形，设计尺寸（长×高）为4200mm×3200mm，巷道掘进采用沿底板掘进的方式，原支护设计采用锚网索支护方式，所用锚杆为直径18mm、长2000mm的螺纹钢树脂锚杆，配套尺寸为120mm×120mm×6mm的蝶形托盘，锚杆布设排间距为800mm×800mm，其中，顶板布设锚杆6根，两帮各布设锚杆4根，一个截面共布设锚杆14根。

锚索选用直径15.24mm、长15000mm的专业矿用锚索，每排布设2根，锚索托梁使用12#工字钢制成，锚索布设排间距为2400mm×1600mm同时，巷道还配设H形梯子梁和铁丝网对巷道进行支护[1,2]但在实际掘进作业中，受到上部煤层采空区的影响和相邻作业面采动的影响，在巷道掘进支护后会出现程度不一的顶板下沉、局部冒落、巷帮挤压、底板鼓起、锚索拉断等现象，对生产安全构成严重威胁有鉴于此，针对原支护方案进行优化设计，通过调制锚索和锚杆支护参数，改用强度更高的高强度树脂锚杆和小孔径预应力锚索，替代原本的普通锚杆和锚索，以提升支护效果2.2支护方式改进分析2.2.1锚杆网片及钢梁优化巷道顶板及帮部所用锚杆改为直径20mm、长2400mm的高强度树脂锚杆，布设排间距为800mm×800mm其中，顶板布设锚杆6根，两帮各布设锚杆5根，一个截面共布设锚杆16根，单根锚杆配套使用2支型号为Z2360的树脂锚固剂对锚杆进行锚固，锚固力不小于60kN，扭矩力不小于140N•m同时，为了确保预应力充足，每根锚杆配套尺寸为150mm×150mm×10mm的蝶形托盘顶板与巷帮表面均铺设10#金属网，尺寸为2000mm×1000mm，孔径为100mm×100mm，两片金属网间搭接长度为100mm。

选用H形梯子梁充当钢带，钢带厚度14mm，尺寸（长×宽）为4000mm×100mm配套使用梯子梁可以有效提升支护体对不平整围岩表面的适应性，从而更好地约束锚杆，并为作业人员的施工提供一定的便利[3]2.2.2锚索与钢梁优化巷道顶板锚索选用直径21.6mm、长度15000mm的低伸缩1×7钢绞丝高强度预应力锚索，采用加长锚固的方式，锚固剂选用4支型号为Z2360型和2支K2335型的树脂锚固剂，锚固长度不小于2500mm，锚固力不小于250kN/根，布设排间距为1000mm×1500mm，单排布设3根配套支护钢梁选用12#工字钢制成，长度为4200mm，采用顺巷布设的方式，配套使用高强度的三孔锁具，锚固后锚索外露长度应控制在150～250mm之间巷道帮部锚索选用直径21.6mm、长度4500mm的低伸缩1×7钢绞丝高强度预应力锚索，采用加长锚固的方式，选用3支型号为Z2360型的树脂锚固剂，锚固长度不小于1800mm，锚固力不小于200kN/根，布设排间距为800mm×1000mm，单排布设3根[4]配套支护钢梁选用12#工字钢制成，长度为2200mm，垂直顶部布设，配套使用高强度的三孔锁具，锚固后锚索外露长度应控制在150～200mm之间。

图1为优化后的支护断面示意图3、支护效果分析在A矿50203回采作业面回风巷道中，采用优化后的联合支护方式进行巷道支护，同时，为了检测优化后方案的实际应用效果，在巷道掘进时滞后作业面每间隔50m布设观测站1个，使用顶板离层仪和十字交叉法，针对巷道帮部移近变化和顶板下沉变化进行定期观测，观测周期为7d，连续观测30d[5,6]观测结果如图2所示图2巷道两帮及顶板位移观测变化曲线分析图2可知，随着掘进作业持续进行和掘进距离的不断增大，巷道围岩变形量整体呈现出先增加后降低的趋势，回采面顶板下沉量与两帮移近量在距离回采面200m时数值达到最大，分别为110mm和76mm，随后围岩位移量逐渐减小并趋于稳定实测数据表明，优化后的锚网索联合支护工艺能够对巷道围岩变形进行有效控制，提升了回采作业的安全性和有效性4、结语针对A矿50203回采作业面巷道掘进原支护方式存在的变形量大、锚索容易拉断和锚杆容易凹陷等不足，开展支护方式的优化研究，优化后的方案实现了对巷道围岩的有效控制，巷道作业时的变形量大幅降低，作业安全性显著提升同时，在回采后巷道支护所用的锚杆托盘和托梁均能够回收利用，进一步降低了支护成本参考文献：[1]翟文立,王其杰,李涛,等.高强高预紧力锚网支护技术在深部矿井沿空掘巷中的应用[J].煤矿安全,2018,49(12):79-82.[2]时永贺.基于锚网索耦合及喷浆支护的沿空巷道支护实践[J].当代化工研究,2019(2):87-88.[3]李冠军,赵光明,孟祥瑞,等.综放沿空动压巷道锚网索耦合支护研究[J].中国安全科学学报,2019,29(2):125-132.[4]马明杰,李宗泽,李路恒,等.沿空掘巷围岩稳定性及其控制技术研究[J].煤炭技术,2018,37(7):89-91.[5]杜金顿.强动压影响回采巷道锚网索平衡支护技术研究[D].青岛:山东科技大学,2017.[6]许永祥.特厚煤层大采高综放面沿空掘巷支护技术[J].煤矿开采,2017,22(2):51-55.王家胜.沿空掘进锚网索联合支护探究[J].能源与节能,2020(05):16-17+113.。