帮部锚索支护破坏原理及参数改进支护分析

帮部锚索支护破坏原理及参数改进支护分析
发表时间：2018-11-18T20:22:51.383Z 来源：《防护工程》2018年第20期作者：李国静
[导读] 文章根据工程现场实例，分析煤巷帮部支护原理，进而对帮部支护参数进行改进，确保煤矿的安全生产。

陕西彬长胡家河矿业有限公司陕西咸阳 713602
摘要：文章根据工程现场实例，分析煤巷帮部支护原理，进而对帮部支护参数进行改进，确保煤矿的安全生产。

关键词：支护破坏形式；帮部支护改进；支护参数优化
LI GuoJing
（Shaanxi Binchang Hujiahe Mining Co.，Ltd，Xianyang 713602，China）
The Damage Principle and Parameter Improvement Support Analysis of The Anchor Cable Support.
Abstract：According to the engineering field example，this paper analyzes the supporting principle of the coal roadway，and then improves the supporting parameters to ensure the safe production of coal mine.
Key words：Support failure form；Help support improvement；Optimization of support parameters.
1、概况
1.1 巷道基本地质概况
胡家河矿402102回风巷水仓煤层为4号煤层，赋存相对稳定，厚度为12m-15m，煤层埋深为630-650m，煤层结构简单，其顶板岩性以灰深色粉砂岩、泥岩为主，厚度为1.7-8.5m，岩石饱和抗压强度为0.4-25.8Mpa；底板则以灰褐色铝质泥岩为主，厚度为3-5m，遇水极易软化。

巷道煤层呈层状或条带状结构，贝壳状或阶梯状断口，视密度为1.36g/cm3，硬度系数为1.8-2.4。

1.2 巷道及支护参数
402102回风巷水仓处于402102回风巷与402103泄水巷45m保安煤柱之间，另外402103工作面已回采完毕。

水仓断面为矩形巷道，宽×高=4.7m×3.8m，巷道顶板锚杆采用Φ22×2500mm钢筋锚杆，配合7孔钢带，间排距为700×800mm，顶部锚索按错采用1×19股
Φ21.8×7100mm钢绞线，间排距为1400×800，每排布置4根，帮部采用Φ15.24×3500mm钢绞线进行支护，间排距为800×800mm，配合使用2个大小钢筋梯。

2 煤体帮部支护破坏形式及原因
402102回风巷水仓掘进采用综掘，，每掘进一排后进行永久支护，水仓掘进支护后帮部Φ15.24×3500mm的锚索时有发生崩断现象，究其原因主要有一下几点：
（1）通过大量的矿压数据分析，在掘进初期，压力显现最为剧烈，尤其在掘后1.5d-3.5d矿压施工后帮部锚索开始出现崩断，主要因为帮部采用Φ15.24×3500mm的锚索直径太细，抗拉强度较小。

胡家河矿帮部支护普遍采用Φ15.24×3500mm的锚索，破断强度只有
260KN，无法承受帮部巨大压力造成断裂。

（2）顶板支护能力不够，压力向两帮转移，使得巷道两帮煤体产生塑性变形下沉，煤体碎胀。

锚索产生的侧向内力不足以抵抗煤体的碎胀力即锚固力大于锚索的横向抗拉强度，便产生断锚现象。

（3）支护参数选择不合理。

帮部锚索横向抗拉强度不够，应选则高强度的锚索进行支护。

3 帮部支护参数改进
3.1帮部受力分析
帮部锚索受力分为剪切面上的切向分力和法向分力，帮部锚杆支护改变了巷道帮部的受力状态，因此加强巷道帮部的支护强度，增强了帮部锚索剪切面上的切向分力和法向分力，改善了帮部煤体的力学性质，从而有效控制帮部变形的目的。

3.2支护参数优化
（1）锚索设计承载力钢绞线直径为φ15.24mm时230kN，钢绞线直径为φ21.8mm时454kN；锚索设计破断力钢绞线直径为φ15.24mm 时260kN，钢绞线直径为φ21.6mm时504kN。

（2）帮部采用1×19股高强φ21.6×3500mm锚索支护，锚索间排距为800×800mm矩形布置，单侧每排设计5根锚索；托板采用Q235钢板，规格为150×150×12mm；帮部网片采用1000×10000mm的8#菱形铁丝网，帮部联网搭接长度为100mm，增强帮部的整体性，能够约束帮部变形。

（3）缩小锚索间排距，提高锚索支护密度，使帮部支护强度有效的增加。

4.结论
优化支护参数，合理增强帮部锚索支护强度，加大帮部支护密度等有效手段，提高帮部支护强度和支护范围，有效控制帮部锚索断裂等问题。

这种支护手段可以推广开切眼的大断面、过应力集中区域或者孤岛工作面掘进的支护等特殊地点的应用。

参考文献：
[1] 邹永德.深部大倾角煤巷帮部加强支护技术的实践.[D]
[2] 姜崇彪.煤巷锚网梁支护的破坏形式及原因分析.[D]
[3] 钱鸣高.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2010．
作者简介：
李国静（1990-），男，陕西临潼人，助理工程师，本科学位，2012年毕业于河北工程大学采矿工程专业，现任陕西彬长胡家河矿业有限公司综掘二队主管技术员，主要从事煤矿掘进技术管理工作。