极松散煤层全煤巷道顶板全锚索支护技术的应用

为该矿提高效率和安全生产的紧迫需要。
３ 巷道 支护设计
３ １ 支 护及 设计 原 理 ．
２ 地质条件及煤 层赋存情 况
阳 泉煤业 集 团 五 矿 主 采煤 层 为 １ 煤 层 ，煤 ５号 层 厚 ６— ８ｍ，结 构 复杂 ，含 ２—４层 夹矸 ，直 接 顶
为 泥 岩 ，厚 度 ８ ５ ｍ，老 顶 为 ６ ６ 厚 的 砂 岩 ， ． ．７ ｍ
经过 对锚 杆 、金属 网、ｗ 钢 带 、锚 索支护 巷 道 分 析 ，认 为 造 成 锚 杆 失 效 的 主 要 原 因 是 ：五 矿
１ 煤煤 体 裂 隙 发 育 、松 软 ，基 本 为 松 散 体 ，锚 ５号 杆 的预 应力 小 ，不 能 有效 控 制锚 杆周 围松散 煤 体 的 垮 落 。设 计 顶锚 杆 的 拧 紧 力 矩 为 １０ Ｎ ・ ２ ｍ，对 锚
同又 分为 ２种 ，第 一 种走 向的 密 度 为 ２条／ｍ，第 ｃ 二 种走 向的密 度 为 ２条／ ｍ，另 一 组 北 西 向节 理 密 ｃ
度为 １ ３ ５条／ ｍ —． ｃ 。煤层构 造裂 隙较发 育 ，一组
为 Ｎ ０—８ 。 ３ ０ Ｅ，倾 向北 西 ，倾 角 大 于 ４ 。 ５ ，一 般 ６ 。 右 ，密度 ２—５条／ ０左 ｍ，裂 隙宽度 ３—５ｍ ｍ。另
Ａｐｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｕ ｌｌｎｇ ｈ ａ ｃ ｒ ｓ ｐｐ ｒ ｅ ｈ ｌ ｇ ｏ ｅ ｙ ｓ ｆ ｅ ｍ ｏ ｆ ｌｃ ｔｏ ｆｆ ｌ ｅ ｔ ｎ ｈｏ ｕ ｏ ｔｔ ｃ ｎｏｏ ｙ ｆ ｒ ｖ ｒ ｏ ｔｓ ａ ｒ ｏ
Ｚ Ｏ Ｙ ｎｆ ｇ ＬＵ Ｆ ￣ ｎ ＨＡ ａ － ｎ ， Ｉ ｕ ｕ ｅ
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第 ０ 第ｌ期 ３卷 ｌ
煤 炭 科 学 技 术
２２ １ ０ 年ｌ月Байду номын сангаас０
极 松 散 煤 层 全 煤 巷 道 顶 板 全 锚 索支 护 技 术 的 应 用
赵岩峰，刘福军
（ 西 国 阳 新 能 股 份 有 限 公 司 ， 山 西 阳泉 山 ０５０ ４ ００）
一
支护上始终在探索 一种安全 可靠的形式 ，１９ ９ ５年
前 以梯 形 棚式 支 架 为 主 ，顶 煤 或 直 接 顶 塌 落 严 重 ，
组 为 走 向 Ｎ ０—７ 。 ，倾 向 北 东 ，倾 角 ４ ６ ０ｗ ５—
经常发生推倒或砸坏支架现象 ，每年都要发生数起 顶板 死 亡 事 故 。１９ ９ ６—１９ ９９年 ，以 ２ Ｕ 可 缩 性 拱 ９
摘 要 ：介绍了巷道顶板全锚索支护技术，利用锚索预应力大的特点，在松散煤体顶板上，长短锚 索 配合 ｗ 钢 带和金 属 网 ，作 为永 久 支护 ，成功 解决 了阳煤 集 团五矿 多年 来 的巷 道 支护 难 题 。 关 键 词 ：松 散煤 层 ；全 煤 巷道 ；锚 索支 护
中图分 类号 ：Ｔ ２ ３ ５ Ｄ ６ ．６ 文献标 识 码 ：Ｂ 文章 编 号 ：０ ５ ２ ３—２ ３ （０ ２ １ ０ ３ ０ ３ ６ ２ ０ ） １— ０ ３— ４
形 支架 为 主 ，虽然 推 、砸倒 支 架 现象 明显 减 少 ，但
８。 ０ ，密度 ２— ４条／ ｍ，裂 隙 宽 度 ３—１ ０ｍｍ。煤 层 顶板 节理 裂 隙也 较 发 育 ，一组 走 向 Ｎ ５—７ 。 １ ０ Ｅ，密 度 ３— 条／ ５ ｍ，裂隙宽度 ５— ５ｍ 。一组走 向 ￥０ １ ｍ ４
—
支架上方大范围的垮落空洞 ，形成瓦斯积聚 ，在矿
井安 全 上形 成 了更 大 隐患 。为 了控 制 顶煤 垮 落 曾进 行 过 化 学加 固试 验 ，因煤体 强度 低 和煤 体 内多为 闭
７。 ０ Ｅ，密 度 ２—６条／ ｍ，裂 隙 宽 度 ５—１ ｍ。 ５ｍ
煤 层 硬 度 小 ，煤 层 原 生 节 理 发 育 ，次 生 裂 隙 也 发 育 ，呈 块状 及 粉 状 。一 般 情 况 下 上 部 煤 层 较 疏 松 ， 上部 ３— ４ｍ煤 极 易垮 落 ，煤 层 垮 落 后 多 呈 碎 块 状 及粉 状 ，粒 度 小 于 １ ０ｍｍ，多数 为直 径 小 于 ３ｍ ｍ 的末 煤 ，局 部 应力 集 中区煤 层 呈粉末 状 。煤 层 自然 发 火倾 向严 重 ， 自然 发火 期 最短 为 １ ，曾在 巷 道 ４ｄ 掘进 期 间 发 生 过 自燃 。 矿 井 瓦 斯 涌 出 量 为 ４ ．０ ９ ５
（ ｈ ｎ ｉ ｕ ｙ ｎ ｉｎ ｎ ｏ ｐ ｎ ａ ． ａ ｇ ｕ ｎ ０ ５ ０ Ｓ ａ ｘ Ｇ ｏ ａ ｇＸ ｎ ｅ ｇ Ｃ ｍ ａ ｙＬ ｔ ，Ｙ ｎ ｑ ａ ４ ０ ０，Ｃ ｉａ ｈｎ ）
１ 问题的提 出
阳泉煤业集团五矿所用的采煤方法为综采放顶
煤 ，由于 煤 体 极 为 松 散 ，１９ ９ １年 投 产 以来 ，巷 道
３ ３
煤 层埋 藏 深度 ３０— ５ ５ ６０ｍ。煤 层 原 生 节 理 极 发 育 ，
一
般 发 育北 东 和北 西 向 ２组 ，北 东 向节理 按 倾 向不
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第３卷 ｌ ０ 第ｌ期
煤 炭 科 学 技 术
２２ １ ０ 年１月 ０
杆 杆体 施 加 的预 紧 力 约 为 ３ Ｎ，加 之 掘 进 过程 中 ０ｋ 放 炮 或掘 进 机割 煤 过程 中振 动 ，松散 的煤体 从 锚杆 托 板 两侧 掉 落 ，托 板 与顶 煤之 间形成 空 隙 ，锚 杆预 应 力 降低 ，直 到 完 全失 去 预应 力 ，锚 杆失 效 。通 过 现 场观 测 ，发 现 锚索 没 有发 生 失效 的现象 ，原 因是 锚 索预 应 力 大 ，在 １０ ｋ 以 上 ，能 够 有 效 控 制 松 ２ Ｎ 散煤 体 的垮 落 。 锚 索 在 支 护 密 度 较 小 时 ，主 要 起 的 是 悬 吊 作 用 。当锚 索 达 到 一 定 的密 度 时 起 的 作 用 与 锚 杆 相 同 ，对煤 体 起 到 加 固 的作 用 。五 矿 １ 煤 层 煤 体 ５号 松散 ，可视 为 黏结 力 极小 的松散 体 ，在锚 索 群 、ｗ 钢带 、金属 网的共 同作用 下将 锚 固范 围 内的煤 体 构 成一 种 组合 锚 固体 ，使塑 性 破坏 区 易于 松 动 的煤 体 形成 具 有一 定 承 载能 力并 适应 围岩变 形 的锚 固平衡 拱 ，锚 固平衡 拱 对 巷道 平衡 拱 外 的顶 板起 到 有效 的 支承 作用 。 由于锚 索 的长 度 、预 应力 、承载 能力 比 锚杆 大 的多 ，所 以锚索 支 护时 形成 的锚 固平衡 拱 要 比锚 杆锚 固平衡 拱 的 承载 能力 大 的多 。普 通锚 杆 长 度受 巷 道 高 度 的 限制 ，一 般 情 况 下 超 过 ２４０ｍｍ ０ 时 ，施 工 就不 太 方便 ，而顶 煤厚 度 较大 ，锚杆 不 能 锚 固到煤层 上 部 较稳 定 的顶 板岩 层 中 ，顶煤 与 岩层 界 面 上容 易产 生 离层 现 象 ，导致 顶 煤垮 落 。而 锚 索 不 受巷 道 高度 限制 ，可 以达 到 １ 以上 ，完 全 能 ０ｍ 够 锚 固到煤 层 上 部 的稳定 岩层 中 ，有效 地控 制 顶煤 离层 和 垮落 。为 了 既 能 充 分 发 挥 锚 索 的 支 护 作 用 ， 又 能降 低 巷 道 的 支 护 成 本 ，应 选 用 不 同 的 锚 索 长 度 。根 据其 它 巷 道 的 应用 情 况 和 五 矿 １ 煤 层 及 ５号 顶板 情 况 ，选 择 了 ２种 锚 索 长 度 。一 种 是 短 锚 索 ， 用 以代 替 锚 杆 ，能 够 锚 固 到 较 稳 定 的 煤 层 直 接 顶 中 ，主 要作 用 是对 煤 层 和直 接 顶 起 组 合 加 固作 用 ，
ｍ ／ｔ。
合裂隙 而未 能成功 。２０ ００年上 半年 试验 了锚 杆 、 金属网、ｗ 钢带 、锚索支护 ，由于锚杆预应力小 ， 顶煤垮 落仍 难有效 控制 ，巷道变 形较严 重。据 统
计 ，该 矿 井煤 巷施 工 顶煤 垮 落长 度 占煤 巷 总长 度 的 ８％ 左 右 ，垮 落 高 度 一 般 在 ４ｍ 左 右 ，最 大 达 ８ ０ ｍ。因此 ，研 究一 种 安全 可 靠 的 巷 道 支 护 技 术 ，成