地铁车辆段工程管理研究

【摘要】朔里矿业公司与安徽省煤炭科学研究院强强联合，成功的采用锚梁带网封闭式联合桁架支护，找到了复杂地质条件下高应力巷道最佳支护方式，取得了显著的效果。

【关键词】高应力巷道 软煤层 巷道支护

【中图分类号】TD353 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0292-01

淮北朔里矿业业公司3、5煤层属典型“三软”煤层，特别是北四采区为高应力集中区，巷道压力大，断层多，地质条件复杂，采用传统的工字钢梯形棚或者是锚带网支护后，压力显现明显，巷道两帮及顶底板移近量大，支护损坏严重，前掘后修，严重影响安全生产。如何掌握复杂条件软煤层巷道矿压显现规律，找出最佳支护对策，是迫切需要解决的问题。

一、工程概况

N344工作面位于北四采区。煤层埋深在-155m～-218m，地面标高+33m，煤层总厚度2.0～3.95m，平均3.19m，普遍含两层泥岩或炭质泥岩夹矸。煤层倾角12°～23°，平均18°，煤层直接顶为泥岩，厚1.85-6.76m，平均厚度3.48m，呈深灰色～灰黑色块状，老顶为深灰色～灰色粉砂岩与细砂岩互层，局部为泥岩，厚1.36-23.99m，平均厚度15.8m。瓦斯相对涌出量1.1-1.3m³/min，煤尘爆炸指数11.56～20.13，有爆炸危险。煤层裂隙较发育，煤层自燃发火趋势为III类，不易自燃。N344风巷长480m，上沿N342机巷（工作面已回采），与其水平净垛1.0米。

二、原先巷道支护

巷道跟顶掘进，巷道断面参数为：净宽×中高=3.6m×2.4m，净断面8.64m²。

支护方案：顶板采用5根GM20/2400高强锚杆配合3.8米的w钢带和金属网（4 0×1.0m）支护，两帮采用3根GM20/2000高强锚杆配合长2.2米的w钢带和金属网（2.4×1.0m）支护，在巷中每隔2排施工一根预应力锚索，规格为YMS15.24/5.4，锚杆间距800mm，排距900mm。

支护效果：直接顶泥岩厚度变化大，部分区段7m以内无稳定、强度高的岩层；煤层倾角大，巷道围岩小构造发育，围岩破碎，且巷道底板留有底煤，形成软底巷道，巷道围岩变形及稳定性控制较为困难。支护后两帮位移，巷道底鼓，支护效果差。在切眼内布置了观测点，掘进15-20天后巷道基本趋于稳定，两帮总移近量在700-1000mm左右，顶底板移近量在600-850mm左右。

N344工作面复杂条件软煤层巷道与支护的变形与破坏十分严重；在工作面超前支承压力的作用下，巷道的断面收敛率高，难以保证生产与通风安全的要求，甚至造成工作面瓦斯超限，维护十分困难，甚至影响和制约工作面的正常推进。巷帮煤体松软、夹遇水泥化、崩解的铝土质泥岩给巷道支护带来了不利影响；同时由于巷道开掘后顶板压力想两帮传递，在支承压力作用下使支护两帮变得松散破碎，破坏后两帮可锚性迅速降低，使得锚杆的支护作用十分有限，难以阻止已经破坏了的煤柱向巷道空间内的移动。顶板锚索为单体锚索，控顶面积小，锚索高预紧力形成的压应力不能有效叠加；顶板支护强度偏低。

三、改进后巷道支护方案

1、巷道支护对策

提高顶板的支护强度，变单体锚索为组合锚索。加装14#b槽钢，槽钢桁架锚索梁与顶钢带十字交叉，从而形成桁架支护网，使顶板支护强度大大增强；当支护的预应力达到一定程度时，能形成预应力承载结构，能通过大变形实现对外层结构的适应性让压，在大变形中保持整体稳定性。这种支护方式充分发挥了各自的优势，刚柔相济、内外并举、标本兼治，即控制变形又保证安全，达到了良好的安全和经济效果。

加大锚索强度和密度。由原来每隔2排施工一根YMS15.24/5.4锚索，调整为每隔一排施工一根YMS17.84/6.3锚索。帮顶采用封闭式钢带，减小巷道肩角的压剪破坏。巷道开掘后，减角也是巷道支护的重点部位，容易受到压剪力的破坏。帮顶全封闭式钢带，即：将顶钢带设计成比巷道宽度长600mm，顶支护好后将肩窝处多余的钢带折成直角，然后与帮钢带叠加在一起，眼孔相对，共用一根锚杆，叠加后强度增强，折成直角后可使尖角钢带贴紧岩面，起到支撑作用，从而使帮顶钢带形成封闭式，连成了整体。

2、巷道支护方案

巷道跟顶掘进，巷道断面参数为：净宽×中高=3.6m×2.4m，净断面8.64m²。

巷道顶板支护由两部分组成。第一部分由锚杆和w钢带组成。钢带沿巷道顶板横向布置，每根钢带上安装5根锚杆，锚杆垂直顶板锚入，采用GM20/2400左旋螺纹钢等强锚杆；采用网孔不大于40mm的金属网紧贴顶板铺设，纵向搭接，搭接长度100mm，搭接处用铁丝扎结，且用钢带压茬。第二部分由槽钢和锚索组成。槽钢梁在巷中沿巷道纵向且与钢带呈十字交叉布置1排。槽钢梁长度为2m，每根槽钢梁上安装3根锚索，锚索垂直顶板布置。

煤帮支护采用锚杆+w钢带+金属网支护，帮顶钢带折角压茬连成整体。

巷帮锚杆采用GM20/2200左旋螺纹钢锚杆。锚杆垂直巷帮锚入，每片钢带安装3根锚杆。金属网铺设方法同顶板。钢带沿巷道纵向铺设，同一排顶帮钢带肩角处相互搭接并压紧金属网，在搭接处锚杆从搭接孔中锚入煤帮。

四、施工工艺

顶板及实体帮锚杆间排距：800×800mm；顶板锚杆：GM20/2400；帮锚杆：GM20/2200；锚索：YMs17.8/6.3，强度等级为1860Mpa，锚索安装预紧力：≮120KN；槽钢：14#b普通热轧槽钢，长度2000mm；顶板钢带：w钢带（2900×220×3mm）；巷帮钢带：平钢带（2000×200×3mm）；金属网：10#镀锌铁丝机械编制，网孔<40×40mm，宽1000mm，长度：顶4000mm、煤帮2400mm。

掘进主要采用炮掘、辅助镐掘方式破煤，采用“短掘短支”的支护方法，炮眼深度控制在800mm，两帮留有距巷道轮廓线不少于500mm的煤垛，采用风镐破煤刷至设计断面；按照800mm的排距沿巷道横向架设顶板w钢带，并压紧金属网的搭茬头，同时在钢带两端支设临时支柱，以此作为掘进时的临时支护；安装顶板锚杆、锚索的同时，铺设金属对煤帮进行背护，顶板w钢带和帮w钢带压茬后压住帮金属网，同时平行作业安装实体煤帮锚杆，尽量缩短巷帮支护滞后时间和实现平行作业，帮锚杆滞后迎头距离不超过2排。

N344切眼内共设置3个测站，相邻测站间距30-50m。各测站均布置顶底板和两帮位移量测点，同时在2#测站、3#测站设置两点式顶板离层仪，在1测站、3测站布置锚杆压力表。锚梁带网封闭式联合桁架支护从根本上控制了围岩，有效控制了巷道变形，避免了前掘后修现象，维护了巷道的稳定与安全。减少了二次修复材料投入，也为综采工作面安装和回采创造了安全条件，提高了采煤面的生产率。

朔里矿业公司与安徽省煤炭科学研究院强强联合，成功的采用锚梁带网封闭式联合桁架支护，找到了复杂地质条件下高应力巷道最佳支护方式，并取得了显著的效果。该支护方式的应用，仅在工作面就节约巷道修复投入费45万元，安全效益更是不可估量。

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