高应力复合顶板下煤巷锚杆支护技术应用

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1、高应力复合顶板下煤巷锚杆支护技术应用　　摘要：针对平煤四矿己15-23110机巷高应力复合顶板支护困难问题，采用根据悬吊和组合梁理论设计的高强预应力可变形让压锚杆和均压鸟窝锚索联合支护技术，并进行了巷道围岩变形观测和锚杆拉拔试验。结果表明，该支护方式有效控制了高应力、复合顶板下巷道变形，为工作面安全回采提供了保证。Abstract：InviewofthehighstresscompositeroofsupportingdifficultyinF15-23110machinelaneofPingmeiNo.4Mine，thehighstrengthp

2、restresseddeformablepressureanchorandequalizingbird’snestanchorcombinedsupporttechnologyaccordingtothetheoryofsuspensionandcompositebeamdesignisapplied.Andtheroadwaysurroundingrockdeformationobservationandtheboltdrawingtestiscarriedout.Theresultsshowthatthesupportingwaytoeffec

3、tivelycontrolthedeformationofroadwayunderhighstressandcompositeroof，ensuringthesafetyminingofminingface.关键词：复合顶板；锚杆支护；预应力锚杆7Keywords：compoundroof；boltsupport；prestressedanchor中图分类号：TD353文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）08-0312-020引言目前，锚杆支护技术已经广泛应用于各类煤矿巷道之中，它具有成本低、强度高、让压性好、劳动强度小和施工安全

4、等优点，得到了广泛使用。据统计，目前国有重点煤矿平均锚杆支护率已达到60%，有些矿区锚杆支护率超过90%，甚至达到100%。但是，随着采深的不断增加和巷道断面增大，高应力、复合顶板等特殊地质条件的出现，巷道支护问题更加突出，顶压、侧压、底鼓较为严重，锚杆、锚索破断现象时有发生，严重威胁着矿井的安全生产。本文以平煤四矿己15-23110机巷为例，采用高强预应力可变形让压锚杆和均压鸟窝锚索支护技术，有效控制了巷道围岩变形，为工作面安全回采提供了保证。1工程概况7平煤四矿己15-23110机巷位于己三东翼下部，上下阶段均为实体煤，西为己三西翼总回风、己三

5、轨道下山和己三皮带下山，东为一矿井田边界，回采垂深在860～990m之间，为深部高应力巷道，巷道断面为矩形，尺寸为2.8m×4.6m。顶板岩性比较复杂，己15-23110机巷顶板以上10.0m范围内分别为粉砂质泥岩，炭质泥岩（含煤线），粉砂质泥岩，己14煤层、泥岩、粉砂质泥岩和细沙岩，属于复合顶板。顶板综合柱状图如图1所示。由于是高应力、复合顶板，造成巷道支护困难。巷道在掘进过程中的围岩压力显现明显，顶压、侧压、底鼓都较为严重，锚杆、锚索破断时有发生，不但增加成本，降低了经济效益，而且严重威胁着矿井的安全生产。2主要问题及分析2.1原支护参数巷道初

6、期采用锚网锚索联合支护形式，主要参数如下：①锚杆。锚杆采用？准20mm×2000mm左旋高强让压锚杆，顶锚杆间排距700mm×700mm，帮锚杆间排距：上帮，800mm×700mm，下帮，750mm×700mm。②锚索。采用？准22mm的19股预应力锚索，长度为6.5m，排距700mm，每排5根。③W型钢带。顶钢带规格为200mm×4400mm，上帮钢带200mm×3100mm，下帮钢带200mm×2400mm。2.2主要问题分析现场观测表明，在原有支护系统下，巷道顶板和两帮变形量很大，锚杆、锚索破断问题时有发生。在掘进后一个月内，巷道顶底板移近量

7、平均为0.6～0.8m，两帮移近量平均为0.3～0.5m，个别地方高达1.0m，需每隔一段时间对巷道进行维修，影响了巷道的正常使用。从巷道支护系统分析，主要存在以下不足：7①对锚杆、锚索在复合顶板条件下对岩体的加固与围岩补强作用机理认识不足。锚杆支护是通过悬吊作用和组合梁作用将锚杆锚入围岩内部来改变围岩自身的力学状态，以达到维护巷道稳定的目的。由图1可知，需将锚杆锚固在岩层较厚、岩性较好的顶板泥岩上，锚索需将端头锚入顶板岩性较好的岩层中，而原有的支护参数不能满足上述要求。②锚索和锚杆系统的耦合设计难以达到共同支护顶板的作用。在支护的耦合设计中，锚杆

8、、锚索的变形要与围岩变形保持同步，而在复合顶板条件下，由于巷道顶板岩性不同，造成锚杆、锚索在不同部位的变形不同，锚杆、锚索