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摘要：文章介绍了南屯煤矿掘进遇复合顶板的支护技术应用情况及矿压观测特点，并对该巷道的支护设计及支护效果进行分析。
关键词：复合顶板 矿压观测 锚杆支护
1 地质概况
南屯煤矿93下12综采工作面设计长度约为1060m，煤层产状：走向南东～北西，倾向北东，倾角10°～3°，平均6°；煤层厚度：3.81～3.16m，平均厚度：3.51m，直接顶为1.75m厚的粉砂岩，直接顶上为12m细沙岩互层，细沙岩上为0.4m的煤，为典型的复合顶板；巷道位于九采区北西部；南西侧为九采三分区轨道；北西部为九采北部轨道顺槽及93下14工作面；南东方向为93下10工作面（未准备）。西南部为高压线保护煤柱下压煤；北东部为大东章车站保护煤柱下压煤。巷道顶板厚度大于6m时采用锚网支护，基本支护形式采用锚网+钢筋梯+锚索的全锚支护形式；巷道顶板厚度小于6m时采用架棚锚网复合支护。
2 矿压观测资料
矿压情况预计：93下12轨道顺槽为沿空掘进巷道，同时上覆93上12采空区，间距0.6～16.5m。根据相邻巷道矿压资料分析，该工作面埋藏较深，属高地应力区，掘进期间顶板正常区域矿山压力预计为一般显现规律，压力滞后影响范围约80m，顶底板位移量累计达到80mm左右，两帮位移量累计达到100mm左右。顶板变薄区巷道压力较正常段更明顯，采用支撑式支护下沉量最大达到50mm左右，两帮位移量累计最大70mm左右，巷道压力滞后影响范围100m左右。
3 锚杆支护作用机理
巷道开挖后破坏了围岩原始应力平衡，巷道上方的围岩如不支护，就会弯曲下沉，所有各点包括岩梁的中心点都向巷道中间移近，垂直向下移动及水平移动。另外水平地应力对巷道顶板的离层、剪切等破坏作用十分明显。为防止弯曲下沉，在安装锚杆的同时应立即施加足够的预拉力，这样既可以消除锚杆支护系统的初始滑移量，且给围岩一定的预应力，从而提高抗拉能力和抗剪能力，再用锚索补强措施，使整个巷道形成“刚性化”顶板结构。为了控制两帮的位移，两帮采用钢筋梯加强支护，使整个巷道形成一个“钢架系统”，从而控制巷道初期变形，减小了顶板离层和两帮位移，保证巷道的长期稳定。
4 架棚锚网复合支护设计
根据《兖矿集团公司煤巷锚杆支护技术规范》第三章第23条煤巷围岩稳定性分类标准，前段上覆采空区层间距大于6m区域属沿煤层顶板掘进的沿空巷道，稳定程度属“中等稳定”，围岩稳定性类别为Ⅱ类；后段上覆采空区层间距小于6m为特殊区域，稳定程度属“极不稳定”，围岩稳定性类别为Ⅳ类。顶板夹矸厚度小于6m时，以及过断层、顶板破碎带、应力集中区等特殊区域，采用锚网支护无法有效控制顶板时，必须及时改为架棚锚网复合支护。
复合支护时锚网支护要求：
①施工程序：顶板较破碎时先锚网支护，后架棚支护。
②锚网支护巷道轮廓为梯形断面，上宽3700mm，下宽4800mm，高度3200mm。
③顶锚杆采用Ф22×2200mmKMG500左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，帮锚杆采用Ф20×1800mmKMG400左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆。顶板夹矸厚度变薄不能布置Ф22×2200mmKMG500左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆时，改用采用Ф20×1800mmKMG400左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，继续变薄不能布置上述2种锚杆时，不再布置锚杆，同时，缩小棚距为800mm。
④顶板每排布置5根顶锚杆，间距为900mm，布置3800×1000mm金属网；巷帮每排每帮布置3根帮锚杆，间距为1000mm，上、下两根锚杆距顶、底不大于700mm，
布置2800×1000mm金属网。
5 使用效果
在该巷道掘进过程中，每隔30m设一组“十字”型测点，用BSQ型测枪读数，通过现场观测发现，受动压影响，在距迎头20-40m范围内，巷道变形速度，两帮为3-6mm/d，顶底为2-4mm/d。而在滞后30m外的测点两帮变形速度基本上稳定在1-2mm/d。从时间和掘进速度上分析，变形趋于稳定的时间一般在10天左右，趋于稳定时，巷道最大位移两帮为8-10mm，顶底为13-15mm。这表明上述支护形式对该顶板支护效果较为明显，基本能有效控制围岩变形。
6 结语
①支护效果显著，围岩变形小，顶板下沉量、两帮移近量均较小，有效保证了巷道使用断面。
②通过选择合理的支护形式，能够产生较大的预应力，对围岩提供较大的支护阻力，随着围岩的膨胀变形，支护阻力增大，充分发挥了围岩的自承能力，事围岩抗压强度增加，有效控制了巷道变形。
③不仅使巷道围岩表面的抗拉和抗剪力增强，且增加了支护层的整体抗压强度。可缓解和避免支护体与围岩对抗作用下引起巷道的破坏，从而保证人员安全。
参考文献：
[1]李洪，马全礼.复合顶板运动规律及控制研究，矿上压力与顶板管理，2004（1）.
[2]孙岳新.采准掘进巷道顶板支护技术研究[J].煤炭技术，2012（04）.
[3]范洪义.煤巷锚网支护中应注意的问题[J].价值工程，2011（03）.
作者简介：张志强（1979-），男，兖矿集团煤业公司南屯煤矿生产技术科，矿压观测工。
关键词：复合顶板 矿压观测 锚杆支护
1 地质概况
南屯煤矿93下12综采工作面设计长度约为1060m，煤层产状：走向南东～北西，倾向北东，倾角10°～3°，平均6°；煤层厚度：3.81～3.16m，平均厚度：3.51m，直接顶为1.75m厚的粉砂岩，直接顶上为12m细沙岩互层，细沙岩上为0.4m的煤，为典型的复合顶板；巷道位于九采区北西部；南西侧为九采三分区轨道；北西部为九采北部轨道顺槽及93下14工作面；南东方向为93下10工作面（未准备）。西南部为高压线保护煤柱下压煤；北东部为大东章车站保护煤柱下压煤。巷道顶板厚度大于6m时采用锚网支护，基本支护形式采用锚网+钢筋梯+锚索的全锚支护形式；巷道顶板厚度小于6m时采用架棚锚网复合支护。
2 矿压观测资料
矿压情况预计：93下12轨道顺槽为沿空掘进巷道，同时上覆93上12采空区，间距0.6～16.5m。根据相邻巷道矿压资料分析，该工作面埋藏较深，属高地应力区，掘进期间顶板正常区域矿山压力预计为一般显现规律，压力滞后影响范围约80m，顶底板位移量累计达到80mm左右，两帮位移量累计达到100mm左右。顶板变薄区巷道压力较正常段更明顯，采用支撑式支护下沉量最大达到50mm左右，两帮位移量累计最大70mm左右，巷道压力滞后影响范围100m左右。
3 锚杆支护作用机理
巷道开挖后破坏了围岩原始应力平衡，巷道上方的围岩如不支护，就会弯曲下沉，所有各点包括岩梁的中心点都向巷道中间移近，垂直向下移动及水平移动。另外水平地应力对巷道顶板的离层、剪切等破坏作用十分明显。为防止弯曲下沉，在安装锚杆的同时应立即施加足够的预拉力，这样既可以消除锚杆支护系统的初始滑移量，且给围岩一定的预应力，从而提高抗拉能力和抗剪能力，再用锚索补强措施，使整个巷道形成“刚性化”顶板结构。为了控制两帮的位移，两帮采用钢筋梯加强支护，使整个巷道形成一个“钢架系统”，从而控制巷道初期变形，减小了顶板离层和两帮位移，保证巷道的长期稳定。
4 架棚锚网复合支护设计
根据《兖矿集团公司煤巷锚杆支护技术规范》第三章第23条煤巷围岩稳定性分类标准，前段上覆采空区层间距大于6m区域属沿煤层顶板掘进的沿空巷道，稳定程度属“中等稳定”，围岩稳定性类别为Ⅱ类；后段上覆采空区层间距小于6m为特殊区域，稳定程度属“极不稳定”，围岩稳定性类别为Ⅳ类。顶板夹矸厚度小于6m时，以及过断层、顶板破碎带、应力集中区等特殊区域，采用锚网支护无法有效控制顶板时，必须及时改为架棚锚网复合支护。
复合支护时锚网支护要求：
①施工程序：顶板较破碎时先锚网支护，后架棚支护。
②锚网支护巷道轮廓为梯形断面，上宽3700mm，下宽4800mm，高度3200mm。
③顶锚杆采用Ф22×2200mmKMG500左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，帮锚杆采用Ф20×1800mmKMG400左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆。顶板夹矸厚度变薄不能布置Ф22×2200mmKMG500左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆时，改用采用Ф20×1800mmKMG400左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，继续变薄不能布置上述2种锚杆时，不再布置锚杆，同时，缩小棚距为800mm。
④顶板每排布置5根顶锚杆，间距为900mm，布置3800×1000mm金属网；巷帮每排每帮布置3根帮锚杆，间距为1000mm，上、下两根锚杆距顶、底不大于700mm，
布置2800×1000mm金属网。
5 使用效果
在该巷道掘进过程中，每隔30m设一组“十字”型测点，用BSQ型测枪读数，通过现场观测发现，受动压影响，在距迎头20-40m范围内，巷道变形速度，两帮为3-6mm/d，顶底为2-4mm/d。而在滞后30m外的测点两帮变形速度基本上稳定在1-2mm/d。从时间和掘进速度上分析，变形趋于稳定的时间一般在10天左右，趋于稳定时，巷道最大位移两帮为8-10mm，顶底为13-15mm。这表明上述支护形式对该顶板支护效果较为明显，基本能有效控制围岩变形。
6 结语
①支护效果显著，围岩变形小，顶板下沉量、两帮移近量均较小，有效保证了巷道使用断面。
②通过选择合理的支护形式，能够产生较大的预应力，对围岩提供较大的支护阻力，随着围岩的膨胀变形，支护阻力增大，充分发挥了围岩的自承能力，事围岩抗压强度增加，有效控制了巷道变形。
③不仅使巷道围岩表面的抗拉和抗剪力增强，且增加了支护层的整体抗压强度。可缓解和避免支护体与围岩对抗作用下引起巷道的破坏，从而保证人员安全。
参考文献：
[1]李洪，马全礼.复合顶板运动规律及控制研究，矿上压力与顶板管理，2004（1）.
[2]孙岳新.采准掘进巷道顶板支护技术研究[J].煤炭技术，2012（04）.
[3]范洪义.煤巷锚网支护中应注意的问题[J].价值工程，2011（03）.
作者简介：张志强（1979-），男，兖矿集团煤业公司南屯煤矿生产技术科，矿压观测工。