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[摘 要]复合顶板煤层巷道的支护问题，是我矿巷道掘进的一个重要问题。采用预应力锚索支护和锚网支护的联合支护，应用小直径预应力锚索的锚固端锚入岩层的深部，增加预紧载荷。防止顶板脱层，提高锚索杆体载荷能力，增加支护强度，则可以经济合理解决复合顶板的支护问题。
[关键词]复合顶板；预应力锚索锚网联合支护；支护参数及应用
中图分类号：TD353.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）27-0603-02
一、巷道的基本情况
戊9-10--22080切眼沿戊9-10煤层倾向布置，全部工程180米；本巷道从戊9-10--22080机巷开口，向上掘进。井上标高：216m。井下开口标高：—368m。井下上口标高：—338m。顶板为灰色层状，局部块状 ，坚硬呈细纱条带，粉砂岩，细砂岩，硬度4-6。 底板为黑色及灰色块状含少量植物化石 的泥岩 ；。该巷道所处煤层为戊10煤层，位于二水平戊二采区中部，但上层戊8煤层已经采过，施工过程中巷道压力较大，给两帮及顶板的支护带来一定的影响。根据煤层 综合柱状图及施工过程可知戊9煤有0.4米厚，戊10.煤厚度有2.5米左右 ，中间夹矸为0.7---1.3米左右。巷道顶板整体性不强，易脱层，属复合顶板。
二、复合顶板的特点
复合顶板就是在开采煤层的直接顶板中有2层或2层以上的煤层存在。从支护方面分析，复合顶板使可采煤层的直接顶厚度增加，顶板的压力也相应增加； 复合顶板的岩性较差，层里较发育，层面粘结力小，容易离层，给巷道支护带来困难。对于复合顶板的支护使用普通锚杆时，锚固端极易锚在煤层中，煤层本身松软，锚固力很难达到要求。层间距厚度较小，岩性较软，锚杆的组合梁弯矩不大，不能有效的阻止本煤层的挠曲下沉和上部顶板的离层。
戊9-10--22080切眼施工过程中， 沿戊10顶板施工优先采用锚网锚索联合支护。
三、锚杆失效形式
复合顶板的岩性较差，层里较发育，层面粘结力小，容易离层、脱层现象。锚杆支护容易遭受破坏，失去作用。
一般锚杆支护遭受破坏后主要显现的方式有：
⑴锚杆锚固深度浅，预紧力小，锚杆支护的悬吊作用、组合梁作用都没发挥出来，顶板整体弯曲下沉，直至全部垮落、冒顶。
⑵由于地应力的作用时下层顶板碎胀，锚杆施工质量差，顶板压力大时，整体承载能力不足，锚盘压坏，锚杆拉断、拔出，发生塌顶事故。
⑶顶板风化潮解使锚杆锚盘间的顶板剥落，锚盘不能有效的贴紧顶板失去作用，顶板不能得到支护，不能安全使用。（附图）
四、预应力锚索对复合顶板煤层的适用性
预应力锚索材料一般选用高强度预应力纲绞线。承载能力高。如直径为15.24毫米低松弛纲绞线最低破断载荷达到260.7KN。抗拉强度为1860N/MM2。
锚索的长度可根据巷道施工支护需要。在松软岩层厚度大的煤层复合顶板，锚固端可进入坚硬的基本顶中，会大大提高锚固力。
锚索在安装过程中采用千斤顶张拉机，其预紧力120KN以上。锚索支护不仅是一种主动支护形式，更是加固岩煤体使其主动承载的支护方法。这对于顶板容易离层下沉的复合顶板极为重要。
由于锚索孔的深度是普通锚杆孔的3～5倍，钻孔难度加大，可适当增大间排距。为了能够更好的、有效的控制顶板，需用普通锚杆和锚索互相配合联合支护，由锚索承担厚层的直接顶载荷并施加预紧力，普通锚杆作为补充支护，在顶板下层形成组合梁，承担一定载荷，控制顶板的剥离和掉落，从而加强围岩的整体性。
五、预应力锚索技术参数及选择
锚索参数以悬吊作用为主要依据。
1.锚索的长度。
L=La+Lb+Lc+Ld=1.42+1.7+0.1+0.2=3.42m。
式中：
L——锚索的总长度，m；
La——锚索深入到较稳定岩层的锚固长度，m；
Lb——需要悬吊的不稳定岩层厚度，m；
Lc——上托盘及索具的厚度一般取0.1m；
Ld——需要外露的涨拉长度一般为0.2m；
2.锚索锚固长度
La≥kd1fs/4fc=2×15.24×1860÷4÷10=1.42m
其中：
k—安全系数，一般取2；
d1—锚索钢绞线直径，15.24mm；
fs—钢绞线抗拉强度，1860N/mm2；
fc—锚索与锚固剂的设计粘结强度，一般煤巷锚索多用树脂做锚固剂，其粘结强度fc=10N/mm2。
3.锚索倾角。锚索以垂直巷道顶板岩层层面安装最有利，同时便于施工操作。
4.锚索数目
N=K-W/P断=2-296.4/260=0.86。
式中：N——锚索数目；
K——安全系数，一般取2；
P断——锚索的最低破断率，260kN；
W——被悬吊岩层自重，kN；
W=B×∑h×∑Υ×D=3.8×（1.42+1.7）×25=296.4kN；
B——巷道掘进宽度，m；
∑h——悬吊岩层厚度，m；
∑Υ——悬吊的岩层的平均容重，25kN/mm2
六、经济效益分析
通过已经施工的巷道，锚网锚索支护的巷道材料消耗与架棚巷道材料消耗做以比较。（见表1、2）
通过比较后，架棚巷道材料消耗比锚网锚索支护的巷道材料消耗超出2196.112元。
七、总结
经过戊9-10--22080切眼及风、机巷的施工，锚网、锚索支护可以获得巨大的直接或间接的经济效益和社会效益，也是复合顶板煤层巷道一种最有效的支护方法。
1.支护科学合理，从根本上改善了围岩状况和巷道支护状况，保证了安全生产。
2.支护材料轻便量小，容易搬运减轻工人劳动强度，节约劳力资源，提高生产率，施工方便。
3.巷道维修量小，能够保证采面正常回采，大大节约了巷修费用和返修对采面生产的影响。
4.提高采面推进速度，增加采面产量。
5.巷道施工速度快，损坏率低，改善运输条件，提高回收率，促进矿井高产、高效的建设。
6.支护材料投入减少，支护材料费用大幅度降低。
7.提高巷道抗灾能力，节约木材，改善生态环境。
[关键词]复合顶板；预应力锚索锚网联合支护；支护参数及应用
中图分类号：TD353.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）27-0603-02
一、巷道的基本情况
戊9-10--22080切眼沿戊9-10煤层倾向布置，全部工程180米；本巷道从戊9-10--22080机巷开口，向上掘进。井上标高：216m。井下开口标高：—368m。井下上口标高：—338m。顶板为灰色层状，局部块状 ，坚硬呈细纱条带，粉砂岩，细砂岩，硬度4-6。 底板为黑色及灰色块状含少量植物化石 的泥岩 ；。该巷道所处煤层为戊10煤层，位于二水平戊二采区中部，但上层戊8煤层已经采过，施工过程中巷道压力较大，给两帮及顶板的支护带来一定的影响。根据煤层 综合柱状图及施工过程可知戊9煤有0.4米厚，戊10.煤厚度有2.5米左右 ，中间夹矸为0.7---1.3米左右。巷道顶板整体性不强，易脱层，属复合顶板。
二、复合顶板的特点
复合顶板就是在开采煤层的直接顶板中有2层或2层以上的煤层存在。从支护方面分析，复合顶板使可采煤层的直接顶厚度增加，顶板的压力也相应增加； 复合顶板的岩性较差，层里较发育，层面粘结力小，容易离层，给巷道支护带来困难。对于复合顶板的支护使用普通锚杆时，锚固端极易锚在煤层中，煤层本身松软，锚固力很难达到要求。层间距厚度较小，岩性较软，锚杆的组合梁弯矩不大，不能有效的阻止本煤层的挠曲下沉和上部顶板的离层。
戊9-10--22080切眼施工过程中， 沿戊10顶板施工优先采用锚网锚索联合支护。
三、锚杆失效形式
复合顶板的岩性较差，层里较发育，层面粘结力小，容易离层、脱层现象。锚杆支护容易遭受破坏，失去作用。
一般锚杆支护遭受破坏后主要显现的方式有：
⑴锚杆锚固深度浅，预紧力小，锚杆支护的悬吊作用、组合梁作用都没发挥出来，顶板整体弯曲下沉，直至全部垮落、冒顶。
⑵由于地应力的作用时下层顶板碎胀，锚杆施工质量差，顶板压力大时，整体承载能力不足，锚盘压坏，锚杆拉断、拔出，发生塌顶事故。
⑶顶板风化潮解使锚杆锚盘间的顶板剥落，锚盘不能有效的贴紧顶板失去作用，顶板不能得到支护，不能安全使用。（附图）
四、预应力锚索对复合顶板煤层的适用性
预应力锚索材料一般选用高强度预应力纲绞线。承载能力高。如直径为15.24毫米低松弛纲绞线最低破断载荷达到260.7KN。抗拉强度为1860N/MM2。
锚索的长度可根据巷道施工支护需要。在松软岩层厚度大的煤层复合顶板，锚固端可进入坚硬的基本顶中，会大大提高锚固力。
锚索在安装过程中采用千斤顶张拉机，其预紧力120KN以上。锚索支护不仅是一种主动支护形式，更是加固岩煤体使其主动承载的支护方法。这对于顶板容易离层下沉的复合顶板极为重要。
由于锚索孔的深度是普通锚杆孔的3～5倍，钻孔难度加大，可适当增大间排距。为了能够更好的、有效的控制顶板，需用普通锚杆和锚索互相配合联合支护，由锚索承担厚层的直接顶载荷并施加预紧力，普通锚杆作为补充支护，在顶板下层形成组合梁，承担一定载荷，控制顶板的剥离和掉落，从而加强围岩的整体性。
五、预应力锚索技术参数及选择
锚索参数以悬吊作用为主要依据。
1.锚索的长度。
L=La+Lb+Lc+Ld=1.42+1.7+0.1+0.2=3.42m。
式中：
L——锚索的总长度，m；
La——锚索深入到较稳定岩层的锚固长度，m；
Lb——需要悬吊的不稳定岩层厚度，m；
Lc——上托盘及索具的厚度一般取0.1m；
Ld——需要外露的涨拉长度一般为0.2m；
2.锚索锚固长度
La≥kd1fs/4fc=2×15.24×1860÷4÷10=1.42m
其中：
k—安全系数，一般取2；
d1—锚索钢绞线直径，15.24mm；
fs—钢绞线抗拉强度，1860N/mm2；
fc—锚索与锚固剂的设计粘结强度，一般煤巷锚索多用树脂做锚固剂，其粘结强度fc=10N/mm2。
3.锚索倾角。锚索以垂直巷道顶板岩层层面安装最有利，同时便于施工操作。
4.锚索数目
N=K-W/P断=2-296.4/260=0.86。
式中：N——锚索数目；
K——安全系数，一般取2；
P断——锚索的最低破断率，260kN；
W——被悬吊岩层自重，kN；
W=B×∑h×∑Υ×D=3.8×（1.42+1.7）×25=296.4kN；
B——巷道掘进宽度，m；
∑h——悬吊岩层厚度，m；
∑Υ——悬吊的岩层的平均容重，25kN/mm2
六、经济效益分析
通过已经施工的巷道，锚网锚索支护的巷道材料消耗与架棚巷道材料消耗做以比较。（见表1、2）
通过比较后，架棚巷道材料消耗比锚网锚索支护的巷道材料消耗超出2196.112元。
七、总结
经过戊9-10--22080切眼及风、机巷的施工，锚网、锚索支护可以获得巨大的直接或间接的经济效益和社会效益，也是复合顶板煤层巷道一种最有效的支护方法。
1.支护科学合理，从根本上改善了围岩状况和巷道支护状况，保证了安全生产。
2.支护材料轻便量小，容易搬运减轻工人劳动强度，节约劳力资源，提高生产率，施工方便。
3.巷道维修量小，能够保证采面正常回采，大大节约了巷修费用和返修对采面生产的影响。
4.提高采面推进速度，增加采面产量。
5.巷道施工速度快，损坏率低，改善运输条件，提高回收率，促进矿井高产、高效的建设。
6.支护材料投入减少，支护材料费用大幅度降低。
7.提高巷道抗灾能力，节约木材，改善生态环境。