高瓦斯矿井综采工作面尾巷锚杆支护优化设计

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1、高瓦斯矿井综采工作面尾巷锚杆支护优化设计结合高瓦斯矿井综采工作面尾巷在井田深部表现出新的变形特征和破坏模式，从理论上分析了双柳矿综采工作面尾巷锚杆支护存在的不足之处，提出了尾巷锚杆支护优化设计方案。实践证明，该方案不仅保证了尾巷的安全使用，而且减少了尾巷的维修费用。该方案对高瓦斯矿井地质条件复杂的井田深部综采工作面尾巷的施工具有一定的理论意义和应用价值。关键词地质条件复杂；综采工作面尾巷；锚杆支护；优化设计TD3A1674-6708(2011)52-0126-02汾西矿业集团公司双柳井田位于柳林县孟门镇G家焉村，在离柳矿区三交三号井开

2、发二叠系山西组下段顶部(3+4)ft合并层煤，媒层平均厚度3.42m，属于高瓦斯矿井。煤层开采采用常规的三巷布置方式。用于回风的顺槽兼作抽放瓦斯的专用巷道，也称作尾巷。尾巷既作为本工作面回风巷道使用，同时还承担下个工作面的材料运输任务，作为材料巷道应用。1双柳矿尾巷支护现状近年来，双柳矿井的开采逐步向深部发展，矿井的地压不断增大，巷道围岩压力显现强烈。尽管此前开展过相关尾巷支护技术的研究工作，但是由于矿井开采向深部发展，而且开采煤层地质条件也比浅部复杂，再加之巷道断面加大，尾巷表现出新的变形特征和破坏模式。根据井下调研和实地反映，主要

3、表现在以下方面：1）巷道两帮整体移出。特别是煤柱帮，造成巷道断面严重收缩，不能满足材料运输、以及行人和通风的使用要求，巷道的有效断面使用率降低；2）巷道底鼓严重。严重地段底鼓量高达1000mm以上，严重制约矿井的安全生产；3）巷道顶板整体下沉。顶板下沉量比较大，局部冒顶变形严重，严重影响到巷道的回采使用。2尾巷原有支护方案尾巷顶板采用锚-网-钢筋托梁联合支护，锚索补强加固；帮部采用圆钢锚杆-金属网-钢筋托梁叠加支护，其中最下排锚杆配合W托板支护。1）尾巷顶部采用20mmXL2400mm螺纹钢锚杆配合钢筋托梁叠加支护，每根螺纹钢锚杆配套

4、使用1支K2355,1支Z2355型树脂锚固剂。顶部锚杆呈矩形布置，除两根边角锚杆呈75°向帮内倾斜外，其余均垂直于顶板布置。顶锚杆间排距为850mmX1000mm,每排布置5根。托盘均采用冷冲钢托盘，钢筋托梁规格：<1）14-60-850-1150mm；2）尾巷帮锚杆采用4）18mmXL1800mm圆钢锚杆，配合长小14-60-850-1150mm的钢筋托梁叠加支护，最下排锚杆配合使用400X165X3mm的w钢托板竖放支护；每根锚杆配套使用一支K3537型树脂锚固剂；锚杆间排距为850mmX1000mm，均呈矩形布置，垂直于两帮，

5、每排均布置2X4根，支护时最上一排锚杆距顶均为200mm,帮锚杆滞后顶锚杆500mm,最下一排帮锚杆距迎头顶锚杆不超过2排，帮部松软时必须紧跟迎头；3）锚索采用

6、宽=11X1.lm的双抗网，网孔规格45X45mm。尾巷锚杆支护设计见图1。图1尾巷原有支护设计方案3尾巷原有支护方案存在主要问题针对双柳矿尾巷支护现状，并进行了井下实地调研和考察，以及细致分析了尾巷现有支护方案，总结认为尾巷支护主要存在以下不足之处：1）锚杆的初期预紧力偏低。双柳矿锚杆支护过程中给锚杆施加预紧力，主要是依靠MQT-120锚杆钻机自身的输出扭矩，以及附加人工操作扭矩扳手实施。MQT-120锚杆钻机输出扭矩为100N?m，转化成预紧力为10kN，而人工再使用扳手施加预紧力更是有限的，因此锚杆的初始预紧力最大不超过10kN

7、；2）锚杆的预紧力扩散程度偏低。锚杆支护的优势是主动及时，但锚杆支护的作用效果表现在锚杆的整体支护上，锚杆整体支护作用的发挥体现在锚杆预应力能否有效大面积的扩散。只有单根锚杆的预应力都得到有效大面积的扩散，那么整个锚杆群的预应力扩散才能形成存效的大面积压应力区，才能发挥锚杆整体支护的功能。实现锚杆预应力的有效扩散主要有两个途径：一是通过有效途径给锚杆施加较大的预紧力；二是通过托板、钢带等构件实现锚杆预应力的有效扩散。双柳矿尾巷原有巷道顶板辅助构件主要使用钢筋托梁，而不是钢带，钢筋托梁传递锚杆预应力的效果要大大低于钢带，这是造成锚杆预应

8、力扩散程度低的主要原因；3）巷帮的支护强度偏低。双柳矿尾巷变形破坏的主要特征是巷帮整体移近，说明支护对巷帮的控制相对较弱，致使巷帮发生整体移近。我矿原有尾巷巷帮主要采用巾18的圆钢锚杆支护，特别是煤柱帮也采用阊钢锚杆。尾