回采巷道支护技术探索与实践

林世豪，王世潭

（龙岩学院 资源工程学院，福建 龙岩 364012）

回采巷道支护技术探索与实践

林世豪，王世潭

（龙岩学院 资源工程学院，福建 龙岩 364012）

通过对福建煤矿回采巷道的支护现状剖析，指出了回采巷道存在的主要问题，分析了常见几种支护方式在工程实践中的应用情况，提出锚网联合支护的方案。试验表明，锚网联合支护改变传统的被动支护为主动支护，改善了围岩力学性能和结构，提高了围岩的整体承载能力和稳定性，支护效果好，能满足回采巷道的支护要求。

回采巷道；支护方式；锚网联合支护

福建煤矿地质条件复杂，90%以上为小煤矿，长期以来煤矿开采及支护技术都比较落后。主采煤层多为倾斜、急倾斜薄煤层，稳定性差，全省85%以上煤层出现褶曲、断层、鸡窝煤、压薄带等现象，多属不稳定煤层。由于煤层的赋存条件变化大，造成矿井地压大，围岩破碎，采准巷道受顶板来压、侧压、底臌等影响，巷道冒顶事故多发，并有上升趋势，严重影响煤矿的正常和安全生产。而且在煤矿生产矿井中，存在着大量的回采巷道，而这些巷道又大多属于煤巷和半煤岩巷，这些巷道过去都是采用传统的棚式支护，而这种支护方式已经越来越不能适应现代煤矿生产的需要了。因此，在生产过程中经常出现煤层巷道变形、顶板冒落、巷帮脱落等维护困难现象，造成一些巷道顶板事故的发生。随着矿区向深部延伸，顶板压力不断增大，煤巷支护困难的问题更加突出，因此，改革煤巷支护方式是当务之急，对回采巷道支护技术的应用研究，在煤巷掘进中选择合理的支护方式，这对促进煤矿安全生产、提高经济效益具有十分重要的现实意义。

一、回采巷道支护存在的主要问题

福建煤矿由于地质条件及煤层赋存条件复杂，井型小，采掘机械化程度低，长期以来开采及巷道支护技术都比较落后，在回采巷道支护上大部分煤矿还采用落后的木棚和工字（U型）钢棚支护。回采巷道由于围岩条件较差且受采动影响严重，通常围岩变形量较大，必然导致支架变形、损坏严重、巷道支护和维修劳动量大而繁重。表现在巷道维修周期短和断面缩小严重上，有的巷道维护量达到原来长度的几倍，以至于使巷道断面难以满足行人、通风、运输等正常生产需要。采用木支护经常会造成支护滞后，甚至空顶，时常给安全带来不利的影响。同时由于巷道两帮成形不好（未对两帮实行光爆），造成两帮凹凸不平，难以刷齐，不能做到棚腿贴紧岩面，使围岩在自由状态下变形、破坏，导致滑移线外移，破坏范围加大，造成巷道两帮出现片帮及大面积滑落。

二、回采巷道支护形式分析

1.棚子支护。棚子支护是回采巷道传统的支护方式，其中包括木棚子和工字钢棚、U型棚支护。木棚由于木材资源紧缺、成本高及其存在严重的支护缺陷已很少采用。目前在我省采用最多的是工字钢棚、U型棚支护，但这种支护方式在支护初期由于巷道成形差，超挖严重，加上背顶背帮不严，缺乏初撑力，容易使围岩破碎、离层，属于“被动”支护方式[1]。如前所述这种支护方式并非回采巷道理想的支护方式。

2.锚杆、锚网支护。锚杆支护的实质是锚杆与锚固区域的岩体相互作用而组成锚固体，形成统一的承载结构，利用围岩的自承能力将载荷体变为载体[2]。在巷道支护中，锚杆支护与棚式支护相比，表现在支护由“被动”支护变成“主动”支护，具有明显的技术经济优越性。在回采巷道支护时，由于巷道围岩松散且受采动影响，致使巷道围岩的裂隙增加，如果锚杆锚固力下降或紧固不及时，会导致围岩变形加大，裂隙增加并向围岩深部发展，两帮煤体脱落承重体外移，顶板相对出露面积加大引起顶板下沉、破坏，因此用单一锚杆结构难以满足巷道支护的要求。在这样的巷道中要求支护具有较高的支撑能力和较大的抗变形能力，要求支护结构有较大的可塑性、柔性和可缩性[3]。金属网改善了以往点锚杆的支护方式，增加了锚固挤压的全面积，使围岩表面破碎圏完整化，托板紧贴着煤壁，能保护表面岩、煤体，防止松动位移，片帮脱落，相同条件下增强了巷道抵抗破坏的能力[4]。故而此类巷道一般不宜采用单一的锚杆支护，其支护结构必须以锚杆为主，才能保证支护的效果。

三、锚网联合支护技术应用

1.巷道地质条件。试验巷道丰海煤矿203采区+100C5南运巷为半煤岩巷，C5煤层为主采煤层以单斜构造为主，煤层倾角21°～40°，平均在30°左右，煤层平均厚度为1.2m，属于倾斜煤层，倾角比较稳定，单斜构造，煤层中软，局部变厚时较松散。顶板为粉砂岩，层面薄层互层，层理发育，易风化、脱层，节理裂隙也比较发育，向上为粗粉砂岩或细砂岩，厚度约4米，顶板坚硬稳定，底板为粗粉砂岩或细砂岩，岩性坚硬，厚度约2.0m，含较多植物碎屑化石，底板较完整。煤层结构简单，煤层及围岩无淋水。+100C5南运巷断面形状为梯形，掘进断面积为5.4m2。

2.支护方案设计。前述+100C5北运巷顶板类似于复合顶板易离层，两帮煤体松软且强度低，在较小的垂直及水平力作用下就会变形破坏。为此，掘进时巷道顶板及时采用高强度锚杆支护，阻止复合顶板的离层变形及沿弱面错动，控制围岩变形；同时要注意加强巷道两帮松软煤体支护，在锚固巷道两帮的同时增加钢筋梯子梁，加大巷道两帮的锚固范围，改善巷道两帮的稳定性。根据以上分析，确定采用锚网支护方式，具体方案如下：选用徐州宝鼎支护科技有限公司生产的螺纹钢锚杆，螺纹钢锚杆规格：选用直径18mm和16mm的螺纹钢材，前端打成麻花状，起搅拌和固定树脂锚固剂作用，后端打成螺纹，起锁定托盘作用，一根锚杆再配一个螺母和一个托盘。顶锚杆采用Ф18mm×2000mm左旋螺纹钢锚杆；两帮采用Ф16mm×1600mm左旋螺纹钢锚杆，锚杆间排距为900mm×900mm，每组锚杆在巷道围岩较好时为4根，围岩较差时为5～7根。采用树脂药卷加长锚固，采用Z2335树脂锚固剂，锚固长度达到1.3m左右，煤帮锚固长度达到 1.0m左右。顶板及两帮配套使用GS13015MS钢塑复合假顶网，采用厚度10mm的钢托盘，贴顶、帮与锚杆形成一个支护整体，两帮使用钢筋梯子梁护住煤帮，梯子梁材料选用Ф14mm的圆钢。

四、支护效果

在巷道开巷后到回采面开始回采前巷道基本保持完整，经巷道围岩表面位移测试，顶板及两帮位移都趋于稳定，几乎保持原支护形状。采动后的情况：受回采工作面采动影响，在工作面前方20m～30m左右发现顶板有比较明显的离层变化，大部分顶板离层量不大，一般在20mm～40mm范围内，锚杆支护在超前支护范围内有效控制了顶板活动破坏，在回采期间巷道顶板基本上是整体下沉，并引起两帮挤入，其变形量都在允许范围内，巷道断面没有太大缩小，能满足正常的生产要求。

通过对试验巷道203采区+100C5南运巷的支护实践表明：锚网联合支护能够充分发挥回采巷道围岩自身的承载能力，利用锚杆的预紧力适时支护，可以提高围岩的强度、抵抗围岩早期变形和破坏、抵抗动压影响，在使用过程中不用再进行维护返修，而且锚杆支护的巷道，施工速度快，巷道损坏率低，与架棚支护的巷道相比，支护材料投入大大减少维护费用较低，抗灾能力也比架棚巷道有很大的提高，在同类巷道支护中有示范作用。

[1]张亮，方新秋，郭辉.复合顶板松软煤层巷道变形破坏机理及合理支护设计[J].煤矿安全，2012，（2）：64.

[2]周向志.煤巷锚杆支护技术探讨 [J].中国煤炭，2002，（02）：25-26.

[3]林世豪.半煤岩巷支护问题探讨[J].矿业安全与环保，2006，（1）：48.

[4]林世豪，林长柄.破碎围岩及动压巷道的支护技术探索[J].煤矿安全，2012，（04）：154-157.

G642.0

A

1674-9324（2014）29-0209-02

福建省高校校立服务海西建设项目（JB10163）。

林世豪（1964-），男，福建龙岩人，副教授，主要从事煤矿开采、巷道支护技术的教学和科研工作。