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摘要：大力公司为峰峰集团有限公司的一个衰老破产重组矿井，目前矿井所剩储量极为有限，现正在进行大巷煤柱及边角残煤的回收，矿井已处于停产闭井的边缘。如何在有限的井田范围内寻找煤炭资源，延长矿井寿命，已成为大力公司急待考虑和解决的问题。
关键词：锚网索支护 薄煤综采
为了充分延长矿井寿命，我们选择在矿井水文地质条件较简单，开采条件较好的-50～-125水平地区，利用现有生产系统，采用薄煤综采技术，对山、野青采空区上覆一座薄煤层进行复采。
1 基本概况
1.1 地质情况
5309一座煤工作面溜子道地区地质构造比较简单，基本为单斜构造。该区域煤岩层走向近似南北或北西，倾向为东或东北，倾角6～16°，平均11°，局部煤岩层倾角达18°。另外，由于该区域山野青煤层两次采动破坏，在一座煤层将有可能形成新的小断层，对掘进施工有一定影响。
1.2 煤层及顶底板岩性
该区域一座煤层直接顶板为深灰色沙质页岩，层理不清较致密，含有矽质结核和钙质结核包裹体，厚度平均2.5m，易冒落；老顶为灰黑色粉砂岩及细砂岩互层，条带明显层理发育，厚度平均3.0m；一座煤层厚度平均0.7m，煤层结构简单无夹石，煤质较好；底板为灰黑色细粉砂岩互层，层理发育灰黑色线纹，含有植物根部化石，厚度平均3.0m。受该区域山野青煤层两次采动破坏，预计一座煤层及顶底板岩层会出现不同程度的开裂和破碎现象，给掘进施工顶板管理造成一定困难。
2 锚杆网锚索联合支护设计
2.1 锚杆作用机理
锚杆作用机理有悬吊作用、组合梁（拱）作用、挤压加固作用和减跨作用等。这几种观点都是以围岩状态和利用锚杆体受拉为前提来解释锚杆支护的作用机理。
在锚杆与围岩相互作用过程中，锚杆通过托板与锚头对围岩提供支护抗力，阻止破裂岩石产生有害变形（影响围岩稳定和工程使用的变形），使围岩保持稳定并将其变形限定在允许的范围内形成组合梁起到挤压加固作用。
锚杆的工作应力取决于围岩松动圈的稳定位置。结合围岩与锚杆支护的客观实际情况，考虑到锚杆与围岩的相对不密贴性及锚杆杆体在应力增加时的弹性变形，锚杆将在达到工作拉力前（既30～40KN）产生伸长，它将使围岩松动圈的碎胀力得到部分释放，这就是单体锚杆的受力状态。当采用锚杆支护时，锚杆受拉是由围岩松动圈的发生和发展而引起的。
因此，顶部锚杆支护方式的选择应主要按组合梁挤压加固作用来考虑，同时要求锚杆具备一定的抗剪强度来阻止层间滑移；此外，肩窝处的锚杆应具备一定的安装角度，目的是把顶板自承力结构的主要支点尽量移向两帮煤体的深部，避免肩窝处的煤帮应力过分集中而被压剪破坏；巷帮煤体以块状及片状结构为主，煤体沿倾向滑移是煤帮塑性变形的主要形式，锚杆的作用主要是提供轴向约束力；另外，两帮煤体与顶、底板的接触处应力较为集中，帮锚杆同顶锚杆一样也需要一定的安装角度，目的是把锚杆端部深入到顶、底板的岩层中，起到类似于悬吊的作用。
2.2 锚索作用机理
锚杆支护的同时配以锚索补强加固。锚索采用直径为17.8mm的有一定弯曲柔性的钢绞线通过钻孔锚固在围岩深部，是对围岩进行加固补强的一种手段。配合锚索进行支护的加固范围、支护强度、可靠性是单一锚杆支护所无法比拟的。
2.3 金属网的作用
由于巷道顶板有开裂的地方，所以在锚杆锚索支护中加上金属网，即使巷道局部有小的岩块掉下，只能形成网兜，能保证顶板的完整，又保证过往的工作人员不受伤害。
2.4 巷道形状及规格
巷道采用矩形或斜顶矩形断面，掘进工艺为炮掘，巷道规格为净宽2.6m（掘宽2.8m），净高2.0m（掘高2.1m）。
2.5 支护参数
按照《峰峰集团有限公司煤巷树脂锚杆支护技术规范》并结合该工作面实际情况确定：
顶锚杆间排距700mm，每排4根锚杆，靠近巷帮的顶锚杆与垂线成20°。帮锚杆间排距700mm，两帮各布置3根锚杆，靠近顶板的巷帮锚杆与水平线成10°夹角，靠近底板的巷帮锚杆与水平线成15°夹角。
锚索试验初期（采用φ17.8的钢绞线）于巷中布置一排，间距2.1m。断层破碎带、交岔口及巷道超宽处的锚索布置可根据井下实际情况进行确定。
2.6 支护材料
锚杆采用等强度左旋螺纹钢锚杆，锚杆规格为φ20×1800mm，锚杆配件采用120×120×8mm的穹形金属托盘、半球垫、减磨尼龙垫片和M22快装螺母（快装螺母的破坏扭矩必须保证在130～160Nm之间）。用CK2350和Z2360树脂锚固剂各1支加长锚固。并采用0.8×4.6m菱形金属网（采用12#铅丝编制），网孔40×40mm，配合φ14mm长度2.8m H形钢筋梁维护巷道顶板。
两帮采用φ18×1800mm等强度左旋螺纹钢锚杆，锚杆配件采用120×120×8mm金属托盘、M20×25的加厚螺母，采用CK2350、Z2360树脂锚固剂各1支加长锚固，两帮煤体部分挂金属网。当锚杆与托板无法保持垂直状态时也应采用半球垫。
锚索加固采用φ17.8×6000mm钢绞线和300×300×80mm木托板及200×200×16mm的钢托板，用一支CK2350和二支Z2360树脂锚固剂加长锚固。当锚索与托板无法保持垂直状态时也应采用锚索专用半球垫及球垫座。
2.7 施工机具
巷道掘进采用钻爆法施工。选择ZOS-50/300手持式气动风钻和YJ-24型气腿式风锤打眼，ZYP-17型耙斗装岩（煤）机装罐，JD-11.4型或JD-25型调度绞车牵引MG1.1-6A型固定矿车运输。爆破工艺选择“三小”光爆施工法，即打炮眼的钻头为φ32mm的柱齿形（或一字型），炸药为φ27mm矿用乳化炸药，爆破采用反向装药、其炮眼布置、装药量等参数施工区队根据巷道断面和围岩性质制定爆破图表。
锚杆支护施工机具的选择：顶板采用MQT-130C3型风动锚杆机，φ27mm钻头，B19×0.9m和B19×1.8 m钻杆打眼，并配合快装器（应与快装系统相匹配）实现锚杆快速安装和螺母的初步预紧，等一排锚杆施工结束时若锚杆的预紧扭矩达不到要求值时再采用BK42型风动扳手二次预紧至要求值。煤帮用MQTB-60型风动帮锚杆机打眼并安装，φ27mm钻头，B19×1.8m钻杆湿式打眼，BK42型风动扳手预紧至要求值。锚索采用MQT-130C3型风动锚杆机、φ27mm钻头、B19mm×6m组合钻杆打眼，配合QI-19型锚索安装器实现锚索快速安装，利用锚索张拉泵完成预应力紧固。 3 施工工艺和技术要求
3.1 施工工艺
顶板锚杆施工工艺流程：
掘进→临时支护→标记顶板孔眼→钻顶板中部锚杆孔→清孔→铺金属网→托上钢筋梁→安装树脂药卷和锚杆→用锚杆机搅拌药卷至规定时间→停止搅拌并等待1分钟→上紧螺母、再次预紧→安装顶板两侧锚杆。
两帮锚杆施工工艺流程：
钻孔→清孔→铺金属网→安装树脂药卷和锚杆→搅拌药卷至规定时间→停止搅拌并等待1分钟→上紧螺母、再次预紧。
3.2 技术要求
①顶锚杆预紧扭矩≥250NM，预紧力≥80KN，锚固力≥100KN；帮锚杆预紧扭矩≥200NM，预紧力≥40KN，锚固力≥80KN。
②锚杆孔深小于锚杆长度80mm，安装螺母后外漏长度不大于50mm。
③锚索锚固力≥260KN，安装锁具后外漏长度不大于300mm。
④锚杆锚索间排距误差不得超过设计值100mm。
⑤掘进要求按设计尺寸施工，保证成形质量。不得超挖或欠挖，巷道掘进尺寸与设计尺寸相差不得超过200mm。
⑥临时控顶距不得超过排距，掘进一排后要及时安装顶板锚杆，当顶板破碎时应适当缩小间排距。
⑦锚杆钻孔采用风动锚杆机完成。先用0.9m短钎杆，后换1.8m长钎杆，采用直径27mm钻头打眼。
⑧坚持随时敲帮问顶，并使用好迎头临时支护，严禁空顶作业。
⑨建立施工原始记录台帐和顶板岩性观测记录，实行动态管理。
4 综合技术经济效益分析
4.1 社会安全效益
5309一座煤工作面风道原使用工字钢梯形棚子支护，钢材及坑木消耗量大，施工安装及回撤工字钢棚子费工费时，工人体力消耗量大。5309一座煤工作面溜子道采用锚杆锚索联合支护后明显减轻工人劳动强度，改善了作业环境，减小了辅助运输工作量，有利于提高掘进工效和减轻上下山辅助运输过程中的不安全因素，有利于矿井安全生产。
4.2 技术经济效益分析
锚杆锚索联合支护与矿用工字钢支架相比，其技术与经济优越性突出表现在：
①锚杆支护是主动支护，能及时加固破碎有裂隙的围岩减小松动时间，支护效果好，材料消耗低。
②锚杆支护动压适应性强，适用于受采动影响地区巷道掘进施工。
③矿用工字钢支架对巷帮顶板控制范围小，板皮不能全断面支护，围岩松动较大，支护回撤后安装单体液压支柱其护帮能力更低。锚杆支护对巷帮支护效果好，能有效防止片帮现象。
④采用锚杆支护每米巷道所用成本为737元，工字钢架棚支护每米巷道成本为1564元，并且锚杆支护较架棚支护还可减少巷道维护费用及辅助运输工时费。综上所述，与工字钢支架相比采用锚杆支护每米巷道直接费用可减少827元，经济效益显著。
5 结束语
实践证明，大力公司通过对山、野青二次采动下薄煤层巷道围岩支护条件、锚杆支护机理的分析，合理选择了锚杆支护方式和参数，收到了良好的技术效果和经济、社会效益。
关键词：锚网索支护 薄煤综采
为了充分延长矿井寿命，我们选择在矿井水文地质条件较简单，开采条件较好的-50～-125水平地区，利用现有生产系统，采用薄煤综采技术，对山、野青采空区上覆一座薄煤层进行复采。
1 基本概况
1.1 地质情况
5309一座煤工作面溜子道地区地质构造比较简单，基本为单斜构造。该区域煤岩层走向近似南北或北西，倾向为东或东北，倾角6～16°，平均11°，局部煤岩层倾角达18°。另外，由于该区域山野青煤层两次采动破坏，在一座煤层将有可能形成新的小断层，对掘进施工有一定影响。
1.2 煤层及顶底板岩性
该区域一座煤层直接顶板为深灰色沙质页岩，层理不清较致密，含有矽质结核和钙质结核包裹体，厚度平均2.5m，易冒落；老顶为灰黑色粉砂岩及细砂岩互层，条带明显层理发育，厚度平均3.0m；一座煤层厚度平均0.7m，煤层结构简单无夹石，煤质较好；底板为灰黑色细粉砂岩互层，层理发育灰黑色线纹，含有植物根部化石，厚度平均3.0m。受该区域山野青煤层两次采动破坏，预计一座煤层及顶底板岩层会出现不同程度的开裂和破碎现象，给掘进施工顶板管理造成一定困难。
2 锚杆网锚索联合支护设计
2.1 锚杆作用机理
锚杆作用机理有悬吊作用、组合梁（拱）作用、挤压加固作用和减跨作用等。这几种观点都是以围岩状态和利用锚杆体受拉为前提来解释锚杆支护的作用机理。
在锚杆与围岩相互作用过程中，锚杆通过托板与锚头对围岩提供支护抗力，阻止破裂岩石产生有害变形（影响围岩稳定和工程使用的变形），使围岩保持稳定并将其变形限定在允许的范围内形成组合梁起到挤压加固作用。
锚杆的工作应力取决于围岩松动圈的稳定位置。结合围岩与锚杆支护的客观实际情况，考虑到锚杆与围岩的相对不密贴性及锚杆杆体在应力增加时的弹性变形，锚杆将在达到工作拉力前（既30～40KN）产生伸长，它将使围岩松动圈的碎胀力得到部分释放，这就是单体锚杆的受力状态。当采用锚杆支护时，锚杆受拉是由围岩松动圈的发生和发展而引起的。
因此，顶部锚杆支护方式的选择应主要按组合梁挤压加固作用来考虑，同时要求锚杆具备一定的抗剪强度来阻止层间滑移；此外，肩窝处的锚杆应具备一定的安装角度，目的是把顶板自承力结构的主要支点尽量移向两帮煤体的深部，避免肩窝处的煤帮应力过分集中而被压剪破坏；巷帮煤体以块状及片状结构为主，煤体沿倾向滑移是煤帮塑性变形的主要形式，锚杆的作用主要是提供轴向约束力；另外，两帮煤体与顶、底板的接触处应力较为集中，帮锚杆同顶锚杆一样也需要一定的安装角度，目的是把锚杆端部深入到顶、底板的岩层中，起到类似于悬吊的作用。
2.2 锚索作用机理
锚杆支护的同时配以锚索补强加固。锚索采用直径为17.8mm的有一定弯曲柔性的钢绞线通过钻孔锚固在围岩深部，是对围岩进行加固补强的一种手段。配合锚索进行支护的加固范围、支护强度、可靠性是单一锚杆支护所无法比拟的。
2.3 金属网的作用
由于巷道顶板有开裂的地方，所以在锚杆锚索支护中加上金属网，即使巷道局部有小的岩块掉下，只能形成网兜，能保证顶板的完整，又保证过往的工作人员不受伤害。
2.4 巷道形状及规格
巷道采用矩形或斜顶矩形断面，掘进工艺为炮掘，巷道规格为净宽2.6m（掘宽2.8m），净高2.0m（掘高2.1m）。
2.5 支护参数
按照《峰峰集团有限公司煤巷树脂锚杆支护技术规范》并结合该工作面实际情况确定：
顶锚杆间排距700mm，每排4根锚杆，靠近巷帮的顶锚杆与垂线成20°。帮锚杆间排距700mm，两帮各布置3根锚杆，靠近顶板的巷帮锚杆与水平线成10°夹角，靠近底板的巷帮锚杆与水平线成15°夹角。
锚索试验初期（采用φ17.8的钢绞线）于巷中布置一排，间距2.1m。断层破碎带、交岔口及巷道超宽处的锚索布置可根据井下实际情况进行确定。
2.6 支护材料
锚杆采用等强度左旋螺纹钢锚杆，锚杆规格为φ20×1800mm，锚杆配件采用120×120×8mm的穹形金属托盘、半球垫、减磨尼龙垫片和M22快装螺母（快装螺母的破坏扭矩必须保证在130～160Nm之间）。用CK2350和Z2360树脂锚固剂各1支加长锚固。并采用0.8×4.6m菱形金属网（采用12#铅丝编制），网孔40×40mm，配合φ14mm长度2.8m H形钢筋梁维护巷道顶板。
两帮采用φ18×1800mm等强度左旋螺纹钢锚杆，锚杆配件采用120×120×8mm金属托盘、M20×25的加厚螺母，采用CK2350、Z2360树脂锚固剂各1支加长锚固，两帮煤体部分挂金属网。当锚杆与托板无法保持垂直状态时也应采用半球垫。
锚索加固采用φ17.8×6000mm钢绞线和300×300×80mm木托板及200×200×16mm的钢托板，用一支CK2350和二支Z2360树脂锚固剂加长锚固。当锚索与托板无法保持垂直状态时也应采用锚索专用半球垫及球垫座。
2.7 施工机具
巷道掘进采用钻爆法施工。选择ZOS-50/300手持式气动风钻和YJ-24型气腿式风锤打眼，ZYP-17型耙斗装岩（煤）机装罐，JD-11.4型或JD-25型调度绞车牵引MG1.1-6A型固定矿车运输。爆破工艺选择“三小”光爆施工法，即打炮眼的钻头为φ32mm的柱齿形（或一字型），炸药为φ27mm矿用乳化炸药，爆破采用反向装药、其炮眼布置、装药量等参数施工区队根据巷道断面和围岩性质制定爆破图表。
锚杆支护施工机具的选择：顶板采用MQT-130C3型风动锚杆机，φ27mm钻头，B19×0.9m和B19×1.8 m钻杆打眼，并配合快装器（应与快装系统相匹配）实现锚杆快速安装和螺母的初步预紧，等一排锚杆施工结束时若锚杆的预紧扭矩达不到要求值时再采用BK42型风动扳手二次预紧至要求值。煤帮用MQTB-60型风动帮锚杆机打眼并安装，φ27mm钻头，B19×1.8m钻杆湿式打眼，BK42型风动扳手预紧至要求值。锚索采用MQT-130C3型风动锚杆机、φ27mm钻头、B19mm×6m组合钻杆打眼，配合QI-19型锚索安装器实现锚索快速安装，利用锚索张拉泵完成预应力紧固。 3 施工工艺和技术要求
3.1 施工工艺
顶板锚杆施工工艺流程：
掘进→临时支护→标记顶板孔眼→钻顶板中部锚杆孔→清孔→铺金属网→托上钢筋梁→安装树脂药卷和锚杆→用锚杆机搅拌药卷至规定时间→停止搅拌并等待1分钟→上紧螺母、再次预紧→安装顶板两侧锚杆。
两帮锚杆施工工艺流程：
钻孔→清孔→铺金属网→安装树脂药卷和锚杆→搅拌药卷至规定时间→停止搅拌并等待1分钟→上紧螺母、再次预紧。
3.2 技术要求
①顶锚杆预紧扭矩≥250NM，预紧力≥80KN，锚固力≥100KN；帮锚杆预紧扭矩≥200NM，预紧力≥40KN，锚固力≥80KN。
②锚杆孔深小于锚杆长度80mm，安装螺母后外漏长度不大于50mm。
③锚索锚固力≥260KN，安装锁具后外漏长度不大于300mm。
④锚杆锚索间排距误差不得超过设计值100mm。
⑤掘进要求按设计尺寸施工，保证成形质量。不得超挖或欠挖，巷道掘进尺寸与设计尺寸相差不得超过200mm。
⑥临时控顶距不得超过排距，掘进一排后要及时安装顶板锚杆，当顶板破碎时应适当缩小间排距。
⑦锚杆钻孔采用风动锚杆机完成。先用0.9m短钎杆，后换1.8m长钎杆，采用直径27mm钻头打眼。
⑧坚持随时敲帮问顶，并使用好迎头临时支护，严禁空顶作业。
⑨建立施工原始记录台帐和顶板岩性观测记录，实行动态管理。
4 综合技术经济效益分析
4.1 社会安全效益
5309一座煤工作面风道原使用工字钢梯形棚子支护，钢材及坑木消耗量大，施工安装及回撤工字钢棚子费工费时，工人体力消耗量大。5309一座煤工作面溜子道采用锚杆锚索联合支护后明显减轻工人劳动强度，改善了作业环境，减小了辅助运输工作量，有利于提高掘进工效和减轻上下山辅助运输过程中的不安全因素，有利于矿井安全生产。
4.2 技术经济效益分析
锚杆锚索联合支护与矿用工字钢支架相比，其技术与经济优越性突出表现在：
①锚杆支护是主动支护，能及时加固破碎有裂隙的围岩减小松动时间，支护效果好，材料消耗低。
②锚杆支护动压适应性强，适用于受采动影响地区巷道掘进施工。
③矿用工字钢支架对巷帮顶板控制范围小，板皮不能全断面支护，围岩松动较大，支护回撤后安装单体液压支柱其护帮能力更低。锚杆支护对巷帮支护效果好，能有效防止片帮现象。
④采用锚杆支护每米巷道所用成本为737元，工字钢架棚支护每米巷道成本为1564元，并且锚杆支护较架棚支护还可减少巷道维护费用及辅助运输工时费。综上所述，与工字钢支架相比采用锚杆支护每米巷道直接费用可减少827元，经济效益显著。
5 结束语
实践证明，大力公司通过对山、野青二次采动下薄煤层巷道围岩支护条件、锚杆支护机理的分析，合理选择了锚杆支护方式和参数，收到了良好的技术效果和经济、社会效益。