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复合顶板大断面煤巷锚梁网索耦合支护技术 冯康武1，贾 川2 (1．煤炭科学研究总院重庆研究院，重庆400037；2．神化宁煤集团羊场湾煤矿．银川750000) 摘要 目前国内外对复杂地质条件下的大断面全煤巷道支护没有一个固定的支护方法。在设计支护参数时往 往为了安全因素考虑而增加支护成本。本文作者通过对锚梁网索耦合支护技术的优越性的分析，通过经验公 式确定锚杆和锚索的长度，并按照悬吊理论计算并确定锚杆、锚索支护间距。经过验证各种支护方式之间的 相互匹配系数并最终确定在复杂地质条件下复合顶板大断面全煤巷道锚梁网索耦合支护的合理设计参数。 关键词复合顶板；锚网梁索绢合支护；合理支护参数 锚杆支护作为一种有效的采准巷道支护方式，由于对巷道围岩强度的强化作业，可显著提高围岩的 稳定性。锚梁网索支护技术是在锚网梁支护结构基础上增加锚索的组合支护结构。它凸现了锚素对锚 网梁的补强作用，增大了支护强度，改善了巷道受力条件，提高了巷道维护的安全可靠强度，因此在复合 顶板大断面煤巷的支护中广为应用。 1 概述 羊场湾煤矿是年产1000万t的特大型矿井，近年来，随着矿井产量的不断增加，如何能够加快综合 机械化掘进速度，又能保证掘进巷道工程质量，已成为制约现代化矿井高速发展的瓶颈。针对这一问题， 结合巷道顶板跳进，在大断面煤巷掘进过程中采用梁网索耦合支护技术，大大提高了煤巷掘进速度，减少 了巷道维修量，取{导了很好故经济效益。 2巷道顶底板岩性 羊场湾煤矿110205上运巷直接顶为粉砂岩夹煤线，灰黑色，层理发育。顶部时常发育煤线，煤线厚度 0—0．45m。巷道老顶为粉砂岩及细砂岩。粉砂岩：灰黑色，节理、层理发育，遇水变软，厚7．49m。细砂 岩：灰白色，节理、层理发育，遇水变软，厚度3．19m。巷道伪顶为炭质泥岩，灰黑色，层理发育，较破碎。 3巷道支护存在的问题 (1)随着开采深度的加大，矿压显现越来越强烈，经常出现前面刚刚掘好，后面紧跟就需要二次维护 的现象。 (2)从发生破坏的顶板状况来看，目前顶部锚杆的端部正好锚固在直接顶中的煤线中，不能有效的 支护顶板。 (3)煤层直接顶遇水极易软化，大大降低了顶板自身的强度，锚杆的主动支护作用失效。 (4)两帮使用的玻璃钢锚杆由于支护强度低，不能有效地阻止两帮的片帮。 (5)单点锚索不能有效的控制顶板，当顶板遇水软化、破碎后，围岩的连续性破坏，单点锚索的作用 复合顶板大断面煤巷锚梁网索耦合支护技术 453 大大降低。 根据我矿锚杆支护存在的问题，结合锚杆支护的扩容．稳定理论回采巷道围岩变形和破坏的规律在 不同的阶段具有明显差别。因此，锚杆支护的作用在巷道不同受力阶段有其特点。巷道开掘阶段顶板破 坏范围较小，因此锚杆早期的作用主要是控制顶板下部岩层的滑动、离层、失稳，锚杆安装越及时，预紧力 越大，则效果越好。随着时间的推移，岩层强度不断降低，顶板下沉及锚杆受力逐渐增大，最后形成一定 范围的破坏区。锚杆中期的主要作用是阻止锚固区内岩层扩容、离层及滑动，提高岩层的水平承载能力。 当巷道支护时间很长或受到回采影响后，巷道围岩破坏区会进一步扩大，围岩变形急剧增加，锚杆受力增 大。如锚杆锚固段仍处于稳定岩层中，只是由于破坏区内的岩层进一步扩容、离层而引起锚杆受力增加， 顶板下沉增大，但只要锚杆不被拉断，巷道仍能保持稳定。如锚杆完全处于破坏区内，此时锚杆的作用发 生了较大变化，当锚杆参数选择不合理或次生承载层所受载荷较大时，承载层内仍会出现较大的扩容、离 层，承载能力下降，厚度减小。当次生载荷压曲失稳后，只要满足下式，巷道顶板仍能保持稳定。 PH厂+掣≥氆… Z D。 ， 式中，秽。为锚固体的转动角，(。)；卢，=arcsin—孑三兰i；厶为倾斜锚杆孔口至帮的距离，m；卢为倾斜 √圪+(2丁)2 锚杆与垂线的夹角，(。)；PH为锚固体所受水平力，kN／m；Z。为锚杆有效长度，m；Z为巷道宽度，m；P。为 倾斜锚杆锚固力；P。为钢带拉力，kN；y为岩石容重，kN／m3；6为巷道顶板破坏高度，m。