摘要：介紹淮南礦業(yè)集團潘二煤礦近年來錨桿支護技術在煤巷掘進中的研究、推廣及應用。錨桿支護技術的應用，降低了職工勞動強度及成本消耗；合理的錨桿支護參數(shù)設計能夠十分有效的控制巷道頂、幫壓力，保證礦井安全高效生產(chǎn)。錨桿支護率在煤巷掘進中在逐年增加，錨桿支護技術必將代替棚式支護，成為煤巷安掘進技術的發(fā)展趨勢。
引言
淮南礦業(yè)集團潘二煤礦受地應力作用，井田內大中型斷層和折曲發(fā)育，地質構造極其復雜、煤層賦存情況不穩(wěn)定，頂?shù)装鍘r性以砂質泥巖、泥巖為主。過去的掘進支護工藝以棚式支護為主，勞動情況大、支護難度大、成本高；近年來，錨桿支護技術在煤巷掘進中的研究、推廣和應用給礦井的安全、高效生產(chǎn)帶來了很大益處，錨桿支護技術降低了職工勞動強度、成本較低，錨桿支護率在煤巷掘進中已達到85%以上，錨桿支護技術必將代替棚式支護，也將是安全、快速、高效掘進技術的發(fā)展趨勢
1煤巷錨桿支護技術的應用
1.1近年來，淮南礦業(yè)集團潘二煤礦錨桿支護技術主要推廣應用于煤巷中，礦先后在普采、綜采工作面上下順槽、工作面及綜采工作面收作等條件下試驗和推廣應用錨桿支護技術?，F(xiàn)應用煤層主要有5、6、7、8、11煤層，并進一步向1、3、4、13難采煤層推廣應用，錨桿支護率在逐年增加，棚式支護逐年下降，全礦煤巷錨桿支護進尺已占煤巷總進尺的85%以上，取得顯著的經(jīng)濟效益。
1.2錨桿支護結構形式，根據(jù)煤層賦存狀況及煤層頂?shù)装鍘r性、厚度，塊段地質條件、巷道設計斷面等條件，分別采用單體錨桿、錨索配合金屬網(wǎng)支護，錨桿、錨索(梁：錨索梁可以根據(jù)需要采用槽鋼等材料加工長度、數(shù)量)、帶(根據(jù)地質條件采用輕型鋼帶，178mm寬、280mm寬M鋼帶或皮帶機皮子：長度可以根據(jù)斷面設計進行確定)配合金屬網(wǎng)聯(lián)合支護等支護方式。
1.3錨桿一般采用φ18×1200mm、φ18×1800mm、φ20×2000mm、φ20×2200mm、φ22×2600mm高性能預拉力錨桿；錨索一般采用φ15.24×5600mm、φ17.8×6500mm、φ17.8×8000mm、φ21×6500mm、φ21×8000mm；樹脂錨固劑主要采用Z2355型中速樹脂藥卷；錨桿桿體抗拉輕度不小于490MPa。一般根據(jù)煤層賦存狀況、頂板巖性等條件采用不同的支護參數(shù)。
2影響錨桿支護形式和參數(shù)選擇的因素
2.1巷道所處標高深度巷道所處標高的深度影響錨桿支護參數(shù)主要為錨桿的間排距、錨桿(索)直徑及桿體長度。隨著所處深度的增加，通常錨桿的間排距要縮小、錨桿(索)的直徑及桿體長度要增加。
2.2煤層厚度隨著煤層厚度的增加，頂部錨桿密度和桿體長度應增加，幫部錨桿的長度也應增加。
2.3直接頂厚度及巖性直接頂厚度及巖性，影響錨桿(索)的間排距和錨桿(索)的桿體長度。如果直接頂厚度較大，可以適當增加錨桿(索)間排距；同時必須確保錨桿桿體錨固長度可以深入堅硬巖體不小于1100mm，錨索桿體錨固長度可以深入堅硬巖體不小于2200mm；如果直接頂厚度較小，必須確保錨桿桿體錨固長度深入堅硬的老頂巖體不小于1100mm，錨索桿體錨固長度深入堅硬的老頂巖體不小于2200mm。
2.4節(jié)理裂隙間距分層厚度節(jié)理裂隙間距和分層厚度是影響錨桿支護的重要因素。隨著節(jié)理裂隙和分層厚度的減小，頂板穩(wěn)定性降低，錨桿(索)數(shù)量要增加，間排距要減小。特別是節(jié)理裂隙間距和分層厚度較小時，決定著是否采用錨索梁支護。
2.5地質構造情況在施工迎頭遇地質構造時，必須根據(jù)現(xiàn)場的情況，及時采取錨桿(索)縮小間排距、增加錨桿(索)密度、加設錨索梁等針對性措施。
2.6煤柱厚度煤柱厚度也是決定錨桿支護形式和支護參數(shù)的一個重要因素。當煤柱寬度大于20米時，應力較小，影響不明顯。隨著煤柱寬度的減小，相應頂板錨桿(索)密度及桿體長度要增加，間排距要縮小，幫部的錨桿長度也應增加。
3錨桿支護參數(shù)設計方法
我礦主要采用工程類比法設計錨桿支護參數(shù)。
根據(jù)已施工的同煤層巷道支護情況、支護效果，結合要施工巷道的地質概況、周圍采動影響情況、圍巖維護特點、設計斷面等條件，綜合分析安全、技術、經(jīng)濟等各方面因素，設計最適合該巷道的支護參數(shù)；同時要在施工過程根據(jù)施工狀況、現(xiàn)場遇構造帶時等情況下，及時提出合理的支護參數(shù)變更設計，使支護效果達到最合理、最有效、最經(jīng)濟。
4我礦錨桿支護參數(shù)介紹及支護情況
4.1潘二煤礦位于淮南市潘集背斜東部隆起轉折端，軸線延展方向為NWW～SEE，傾伏方向為SE，傾角5°左右；背斜北翼地層走向為N60°W，傾角10～45°。
因受南北方向的地應力作用，井田內大中型斷層和折曲發(fā)育，其中逆沖斷層規(guī)模較大，為典型的逆沖迭瓦型構造，井田大致可分為東部傾伏區(qū)、西部傾伏區(qū)、北翼和西部逆沖斷層帶共四個構造區(qū)。
區(qū)內斷層數(shù)量多、規(guī)模大、斷裂帶區(qū)內次生斷層，地質構造相當復雜。給正常的采掘工作面布置及煤炭資源回收造成一定影響。
我礦現(xiàn)在的采煤煤層有5、6、7、8煤層，在工作面的上、下順槽及工作面掘進中，主要采用錨桿支護，支護率達到85%以上；在今后的開采過程中，礦井要逐步向1、3、4、11、13煤層開采，錨桿支護技術這幾槽煤層中的研究、推廣和應用是相當必要，也是十分重要的。
4.2我礦所采煤層的賦存情況及頂?shù)装鍘r性為：
4.2.113-1煤層煤層厚度1.49～7.13m，井田平均厚3.66m，屬較穩(wěn)定煤層。煤層結構簡單～較復雜，常有1～3層夾矸。下距11-2煤層約67m。
偽頂以炭質泥巖為主，厚度較小，賦存極不穩(wěn)定，分布零星。直接頂板主要為泥巖或砂質泥巖。底板巖性多為砂質泥巖和泥巖。
4.2.211-2煤層煤層厚度0.26～4.60m，井田平均厚度1.86m。煤厚變化不大，結構簡單，一般不含夾矸，屬穩(wěn)定煤層。下距8煤約87m。
頂板主要為砂質泥巖或互層。直接底板為砂質泥巖及泥巖。
4.2.38煤層煤層厚度0～5.89m，井田平均厚度3.2m，屬較穩(wěn)定煤層。下距7-1煤層13m左右。
直接頂板為泥巖、砂質泥巖。底板為泥巖、砂質泥巖，局部為細砂巖或中粗砂巖。
4.2.47-1煤層煤層厚度0～3.93m，井田平均厚2.6m，屬較穩(wěn)定煤層。下距6-1煤層15m左右。
直接頂巖性為泥巖、砂質泥巖，局部為粉砂巖。老頂多為粉細砂巖、中砂巖。直接底板為泥巖，砂質泥巖，局部為粉砂巖。
4.2.56-1煤層煤層厚度0～5.85m，井田平均厚2.00m。煤層結構較復雜，煤層含有夾矸。下距5-1煤層21m。
直接頂巖性為泥巖、砂質泥巖，局部為粉砂巖。直接底巖性多為泥巖，砂質泥巖，或泥質砂巖。
4.2.65-1煤層煤層厚度0～3.20m，井田平均厚1.3m，煤層薄，變化無規(guī)律，為不穩(wěn)定煤層。煤層結構簡單，一般無夾矸。下距4-2煤層8m左右。
老頂巖性多為粉砂巖、細砂巖、中砂巖等組合。直接底巖性多為泥巖、砂質泥巖或砂、泥巖互層。
4.2.74-1煤層煤層厚度0.72～8.48m，井田平均厚3.70m，煤層厚度變化較大，無規(guī)律。均屬較穩(wěn)定煤層。煤層結構簡單～較簡單，含夾矸1～2層。下距3煤約80m。
由于4-1煤層與4-2煤層層間距在1～5m之間，形成復合頂板，直接頂板多為泥巖、砂質泥巖和砂泥巖互層。直接底板為泥巖、砂質泥巖。
4.2.83煤層煤層厚度1.28～9.17m，井田平均厚5.07m，屬穩(wěn)定煤層。煤層結構簡單，極少見夾矸。下距1煤1～2m。
直接頂多為泥巖、砂質泥巖和粉砂巖。老頂為砂巖(細～粗砂巖)。
4.2.91煤層煤層厚度1.16～7.77m，井田平均厚度3.78m，屬較穩(wěn)定煤層。下距太原組一灰約15m。
1煤層和3煤層的層間距為1～2m，底板巖性多為泥巖、砂質泥巖、粉細砂巖。老底(亦即1煤底板)多為粉細砂巖互層。
4.3我礦現(xiàn)采煤層主要為5、6、7、8煤層，錨桿支護技術也主要應用在這幾槽煤的煤巷掘進中。
5煤煤層較薄，平均煤厚為1.3米，頂板巖性較好，直接頂巖性為粉砂巖、細砂巖、中砂巖等組合。 錨桿支護技術在5煤中的應用支護效果很好，其主要支護參數(shù)為；設計斷面為凈寬×中高=4.4m×2.4m，凈面積為10.56m2，錨桿排距為1000mm，頂部采用φ20×2200mm錨桿配合金屬網(wǎng)、4200mm長178mm寬M鋼帶支護，幫部采用φ18×1800mm錨桿配合金屬網(wǎng)、2200mm長輕型鋼帶支護，幫下部巖石區(qū)可采用1～2根φ18×1200mm錨桿進行支護；同時頂部每隔一排安裝一套單體錨索(即“1-0-1”布置方式)；樹脂藥卷采用Z2355型中速樹脂藥卷；錨桿采用2卷、錨索采用4卷樹脂藥卷加長錨固。在地質條件變化時，可以適當增加錨索或縮小錨桿間排距進行加固。根據(jù)施工中的地質變化情況，及時進行支護參數(shù)更改設計。
6、7、8煤層，煤層平均厚度在2.0m、2.6m、3.2m，直接頂巖性為泥巖、砂質泥巖，局部為粉砂巖。錨桿支護技術在6、7、8煤層的用用中整體效果不錯，只有在地質變化帶、壓力集中區(qū)等條件下，需要點柱、挑棚或套棚進行加固。這幾槽煤層的主要支護參數(shù)為：設計斷面為凈寬×中高=5.0m×2.8(3.0)m，錨桿排距為800mm，頂部采用φ22×2600mm錨桿配合金屬網(wǎng)、4800mm長178mm寬(或280mm寬)M鋼帶支護，幫部采用φ20×2000mm錨桿配合金屬網(wǎng)、鋼帶(根據(jù)幫部壓力條件、周圍采動情況進行選型)支護；同時頂部可以根據(jù)情況施工單體錨索或錨索梁(一般采用每隔一排施工每排兩個單體錨索、每排施工兩個單體錨索或每排安裝一套錨索梁)；樹脂藥卷采用Z2355型中速樹脂藥卷；錨桿采用2卷、錨索采用4卷樹脂藥卷加長錨固。在地質條件變化時，可以適當增加錨索或縮小錨桿間排距進行加固。根據(jù)施工中的地質變化情況，及時進行支護參數(shù)更改設計
4.4我礦錨桿支護技術在5、6、7、8煤層巷道應用中，整體支護效果很好，在煤巷掘進中，做到了“掘的快、支的住、支的省”，給礦井的安全生產(chǎn)、快速掘進及降低成本等方面起到了很大的作用；但煤巷支護技術在11煤層中應用不是很成功，在今后的生產(chǎn)施工中，錨桿支護技術將要向1、3、4、11、13難采煤層、厚煤層、不穩(wěn)定煤層中研究、推廣、應用。
5結語
錨桿支護在我礦現(xiàn)采煤層中的推廣及應用，減少棚式支護，大大的降低了職工的勞動強度；錨桿支護成本較低，大大的降低了成本消耗，節(jié)約資金投入。因此，在今后的生產(chǎn)中，1、3、4槽煤層將是我礦主采煤層，其瓦斯含量較大，煤層厚度較厚，平均厚度在3.5～5m，錨桿支護尚未在這些槽別使用過，在1、3、4槽煤層中大力的研究、推廣、應用錨桿支護技術，對我礦的安全高效生產(chǎn)及成本投入、效益方面等都將具有深遠意義。
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