锚索桁架在沿空掘巷支护中的应用

锚索桁架在沿空掘巷支护中的应用

摘要：综采工作面沿空掘巷支护问题一直制约着煤矿的高产高效发展，受回采压力影响，巷道帮部变形量较大。由于胶带顺槽超前段设备相对集中，巷道变形直接影响设备布置空问及行人安全，本文通过锚索桁架在沿空掘巷中的试验，寻找一种有效地支护方式。关键词：沿空掘巷；锚索桁架；支护效果

中图分类号td82 文献标识码a 文章编号

1674-6708(2010)28-0138-02

近年来，随着开采强度的加大，新庄煤矿沿空回采的工作面越来越多，沿空巷道的支护问题也愈加凸显。虽然采用了锚网带配合锚索梁的加强支护工艺，一定程度上控制了巷道顶板下沉量，但工作面两巷超前50m范围内巷帮内挤、底板鼓起等现象依然严重。特别是胶带顺槽，往往造成回采期间设备移动困难、通风、行人通道达不到质量标准化要求等问题，直接影响着工作面的安全生产。

目前工作面回采期间普遍采取加密棚距、延长超前支护长度及返修扩帮、拉底的方式以满足设备的移动、通风及行人安全的需要。这些方式方法安全系数低、职工劳动强度及辅助用工量大，影响回采推进速度和安全效果。因此迫切需要解决沿空回采条件下的煤巷支护问题。新庄煤矿在2606胶带顺槽试验采用锚索桁架支护方式对沿空巷道进行加固，取得了明显的支护效果。

1、2606工作面概况

2606 工作面东北为2608工作面采空区；西北为六采区大巷保护

煤柱；东南为2411工作面采空区；西南为2408工作面采空区。本工作面二2煤层位较稳定，煤层结构简单。根据两顺槽实际揭露煤层情况，煤层厚度最大为3.65m，最小1.50m，平均2.81m。煤岩为灰黑色，块状及粒状结构，以亮、镜煤为主，为半亮型。

2、锚索桁架支护方式与支护原理

锚索桁架应用在2606胶带顺槽煤柱帮，支护方式竖向桁架，将6m长锚索沿着巷道倾向向采空区侧顶板上仰45°打眼锚固，锚固长度4.5m，外露1.5m；向同一位置采空区侧底板下扎450打注5m 长锚索，锚固长度3.2m，外露长度1.8m，将两根锚索外露部分用连接梁、桁架连接器和锁具连接紧固，从而达到控制巷道变形的效果。

锚索桁架支护原理：锚索桁架是将巷道两肩窝深部岩体作为锚固点，专用张拉机具通过桁架连接器将高强度的预应力钢绞线锁紧，并传递张拉力，实现对顶板浅部围岩的兜护和对顶板结构的加固；锚索桁架，由预应力高强度钢绞线、桁架连接器、锁具和锚固剂组成。

3、锚索桁架支护系统技术参数

控制围岩离层最有效的手段就是采用高预应力的支护系统。根据桁架支护对围岩产生的兜托效果，结合锚索的施工方法，采用张拉千斤顶对钢绞线预应力锚索预紧，使托梁对围岩产生较强的兜托力，可达到减少围岩离层变形的目的。

根据巷道围岩压力情况，选用直径15.24mm的6m和5m长的钢绞

线钢绞线作杆体，选用2片四分式夹片作为锁具。为增加巷道的有效断面，一是将夹片适当缩短，二是将夹片的外锥面有圆柱面＋锥面改为全锥面，增加了夹片的受力长度，三是将夹片的锥度进行了调整，增加了锚具的锁紧能力。

根据煤巷掘进每次安装锚索量大，要求安装时间短的特点，安设锚索采用专用锚索张拉机具。当液压油泵的输出油压达到50mpa时，张拉机具可产生100kn的拉力，钢绞线外露长度为150mm时即可进行张拉。

连接梁是桁架产生预紧力的主要部件，也是代替锚索托盘支撑帮部的部件。连接梁采用长l800mmx宽100mm×厚10mm的钢板制成，连接梁有四个孔，两端各一个孔，锚索外露部分穿过该孔经桁架连接器连接，连接梁中部均匀分布两个孔，便于打注锚杆固定连接梁及进行巷道帮部中部的支护。

4、锚索桁架与锚索支护对比

锚索桁架与锚索相比有许多优点：1)桁架内锚固点为巷道两肩窝深部岩体，十分可靠，而锚索内锚固点在巷道正上方，可能随顶板垮落而失效；2)桁架内拉紧的钢绞线与顶板形成线或面接触，作用范围大，松散破碎顶板受力状态好，而锚索与围岩是点接触，外端顶煤易破碎，并导致锚索松动；3)钢绞线抗剪性能力强，能缓解垂直应力导致的巷帮支护结构的剪切破坏；4)随围岩变形易形成闭锁结构，支护结构不易失效；而锚索随顶板变形，载荷直线上升，易拉断失效；5)桁架施加的水平预拉力在巷帮内产生一对对称弯矩，

平衡巷帮鼓起而产生的拉应力区，减少巷帮破坏，大大改善了巷帮的稳定性。

5、锚索桁架支护效果观测及分析

针对锚索桁架在2606胶带顺槽的应用情况，经过将近3个月的观测与观察，将轨道顺槽与胶带顺槽巷帮变形情况进行了如下对比，观测数据如下。

分析以下观测数据可知，在同等条件下胶带顺槽较轨道顺槽巷帮变形量明显减小，支护效果明显，改善了安全状况，达到了预期目的。锚索桁架施工简单，机械化程度高，提高了工作效率，为采掘接替赢得了宝贵时间。采用桁架支护不存在后期修护，避免了修护所存在的重大安全隐患。采用这种支护还减轻了工人的劳动强度。锚索与工字钢相比，重量轻、安装方便，不用回收，取消了运棚、架棚、回棚、改棚等繁重的体力劳动。总之，锚索桁架支护具有施工工艺简单、配套机具小型化、支护及时、适应性强等特点，特别适用于松软煤层沿空巷道的支护。这种锚索桁架支护技术在沿空巷道的成功实践为锚杆、锚索联合支护拓展了应用范围，前景广阔。参考文献

[1]李桂臣，等，煤巷预应力桁架锚杆支护技术

[2]侯朝炯，郭励生，勾攀峰，等，煤巷错杆支护，徐州：中国矿业大学出版社，1999

[3]何满潮，袁和生，靖洪文，等，中国煤矿锚杆支护理论与实践，北京：科学出版社，2004