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摘要:本文主要以某煤矿的巷道钢带锚网支护设计为例,对该煤矿在成功试验之前的锚杆支护巷道顶板破坏情况进行详细研究,同时严格按照锚杆作用原理,研究其巷道钢带锚网支护设计的全过程,以期有助于煤矿行业的健康发展。
关键词:巷道；钢带；锚网支护；设计
Abstract: in the paper, some coal mine roadway of steel strip anchor nets supporting design as an example, the coal mine in a successful test of the bolt supporting before of roof damage to study in detail, at the same time, in strict accordance with the anchor role principle, and study the steel belt anchor nets supporting of roadway the whole process of the design, so as to help the healthy development of the coal industry.
Keywords: roadway; Steel belt; Anchor nets support; design
中图分类号： U455.7+1文獻标识码：A文章编号：
现今的煤炭生产已经进入到机械化生产阶段，在煤矿的有关运输巷以及相关的回风巷的支护方面，大多数采取了金属支架。但是随着近几年的综采速度的不断加快，相应的单产的幅度也得以提高，使得传统的支护方式很难适应实际状况的需要，因此，就必须进行一些创新与改革，其中，采取钢带锚网支护是一种行之有效的手段。 从几年来的实践操作来看，这种技术的大面积推广对于当下的煤炭生产是一次较大的革新，有力的促进当前煤炭生产的综合机械化，有效的发挥综机设备的性能，提高了煤矿行业的单产水平，用时也为相关的企业带来可观的经济效益。[1]
一、煤矿的相关概况
该煤矿的设计能力是150万吨，在实际中，其生产能力有300万吨。该煤矿7号煤层的厚度可以达到0.9m—1.6m，其平均厚度是1.3m，倾角是81°—87°，属于急倾斜煤层。该煤矿的7号煤的直接顶属于灰岩，其厚度大约为0.7m—2.4m，其平均厚度大约为1.2m，处于较稳定状态。煤层底板是属于中砂岩，其厚度大致为0.8m—3.0m，其致密坚硬。该煤矿整体的巷道要沿着7号煤的走向进行布置，一路沿着7号煤层的顶板进行挖掘。巷道的受力特点集中表现为：掘进过程的动压；底层垂直应力的作用；巷道开掘后产生的冲击力。因此，该巷道的破坏应该是由地层的垂直应力以及掘进过程中的动压造成的，再加上煤质性脆弱，这就更进一步的加重了巷道的折帮。[2]
二、钢带锚网支护的优势
本文该煤矿预想为矿工钢金属支架，但是由于支护成本过高，以及机器挖掘效率不高等原因，就设计了钢带锚网支护。钢带锚网支护的优势主要体现在以下几个方面：
（一）与传统的金属支架相比较，这种钢带锚网支护能够有效的减少有关开挖工作量，加快施工速度，提升相应的生产建设效率。
(二)这种支架能够有效的减少巷道的运输巷以及回风巷的超前翻架的相关工程量，保证前后三角点的顶板的完整性，而不受到二次翻架的影响,而且还可以大大降低对三角点进行管理的难度，有效的减少做相应的端头的时间，提高相应的回采速度。[3]
（三）在原先，运输巷以及回风巷近临采空区，往往应用传统的金属支架，以至于在回采期中，为了适应煤矿的正常生产建设需要，必须进行两次以上的翻修。而钢带锚网支护的利用则只需要做简单的维护，相应的减少人工以及坑木的适应量，有效的降低巷道维护的相关工作量。
（四）钢带锚网支护能够极大的提升巷道支护的安全性与可靠性。据有关的实验表明，钢带锚网支护的每根锚杆的锚固力能够达到7.001吨，完全能够满足相应的设计要求，使得巷道变形有很大的改善。
（五）大大的减少有关超前替支架的坑木。
三、该煤矿巷道钢带锚网支护的设计
按照7号煤层的巷道要求以及相应的围岩形态，巷道的断面设计为矩形，对于煤层的顶板设计则根据实际情况应用树脂锚固剂金属杆体锚杆支护，而对于煤帮则选取那些与钢带以及金属网支护相配套的树脂金属锚杆。[4]
（一）确定锚杆支护的参数
该煤矿的锚杆支护参数计算如下：
巷道的帮煤破碎深度：
其中，煤层的巷道挤压应力集中系数，为2.5；巷道的上方岩石的容重，为3KN/m3；从煤层的巷道到地面的距离是271m；有关表征的采动影响，其无因次参数，取1.2；煤层的抗压强度为220MPa；煤层的厚度，则为1.8m；煤层的内摩擦角则为65°。
C=[2.5×3×271×1.2(22×100)]×1.8×tg[(90°-65°)/2]=0.42m。
煤层的顶板岩层的松动度是:
其中煤层的巷道半跨距是1.4m；煤层的顶板岩石的稳定系数是0.4；锚固岩层的强度，平均为50MPa。
b=10(1.4+0.62)/(0.4×50)=1.01m。
依据相关的原理，煤层的巷道煤帮的侧压力是：Q=10.1×2.5×0.42×1.0×tg(90°-66°)=2.25KN/m。
顶板的锚杆长度是：
其中，锚固长度大约是0.3m；托盘螺母所需长度大约是0.25m。l=1.01+0.3+0.25=1.56m,在实践操作中，取1.6m。
顶板方向的压力是： QH=25×2×1.8×1.01=90.9KN/m。
锚杆的安装排距是：
其中，锚杆埋入的额定深度是0.35m，经相关计算锚杆排距是0.8m。每排锚杆的数目是：90.9×2.5×0.82=4.65，取5根。此外，安全系数是2.5；锚杆的理论锚固力是40KN，因此，S=0.7m。
两肩窝锚杆有关安装角度是：
其中，煤壁的稳定深度是0.42m；锚杆距离煤壁0.2m；锚杆锚入煤层的顶板长度是1.5m。因此，经计算，安装角度确定为72°。
顶帮锚杆一般使用的金属锚杆，长度为：16mm×1600mm。巷道锚杆之间的排距一般为1000mm×1000mm。顶层锚杆之间的排距一般是：800mm×700mm。
（二）钢带
一般来说,钢带的主要功能就是实现锚杆的一体,进行力的转移,从而构成一种整体性的支护。在实践操作中，钢带一般采用1400mm×40mm。
（三）金属钢
一般来说，煤层易片帮，在实践中，往往采取菱形的金属网，用来护帮，这种金属网的编制一般采取10号铁丝网，网孔一般为：50mm×50mm。
钢带锚网支护如下：
四、相关的施工要求
（一）在具体操作中，一般采取光爆技术进行现场爆破，这样有助于减少震动，保证巷道巷壁的平整，而且对于那些有条件的单位，最好能够采用掘进机进行施工。[5]
（二）认真按照相关的爆破图表打眼，进行相应的光面爆破。在打眼的时候，要有效的控制眼深以及相关的方向。一旦眼过深，则会使得锚固长度大大减少，就相应的降低锚杆的锚固力。相反的话，就会使得锚杆杆体太长，而起不到相应的支护效果。
（三）仔细的进行清眼，做到孔壁与锚固剂的牢固黏贴，有效确保锚固力。
（四）严格按照既定的位置以及相关的规范要求设置两帮的金属网，在整个施工过程中保证拉紧直，使得前后网互压茬要大于160mm。
五、支护效果研究
煤矿的巷道钢带锚网支护设计取得了很大的成功，在实践中也获得良好的经济技术成果。在整个实验过程中，钢带锚网支护始终呈现了优秀的力学特征，使得煤层顶板岩层得以有效加固，确保了整个巷道的顶板得以完整，煤矿巷道一直保持很好的受力情况，整个钢带锚网支护有效保证巷道的未变形。经相关实验数据表明，7号煤层所使用的钢带锚网支护设计，相比其它煤层所使用的矿用工字钢支架实现了支护材料的大大减少，其所用的钢材量仅仅占它煤层所使用的钢材量的9.8%，其所花费的支护成本仅仅为它煤层所使用的钢材初次投入的17.6%，占复用钢材4次的40.8%，同时还可以有效的减少相关的运载量，因此，这种支护设计得以在整个煤矿推广。
参考文献：
[1]何满潮.中国煤矿软岩巷道支护理论与实践[M].北京：中国矿业大学出版社，1996
[2]董方庭.巷道围岩松动圈支护理论及应用技术[M].北京：煤炭工业出版社，2001
[3]周煜博.不同类型“钢带”在锚网支护巷道中的应用[J].中国煤炭，2010年1月
[4]李春阁，段红民，常博.锚网钢带支护在碱沟煤矿的应用[J].矿业安全与环保，2005年6月
[5]李春胜，孙军.钢带锚网支护和大截深采煤机的应用[J],东北煤炭技术，2010年12月
关键词:巷道；钢带；锚网支护；设计
Abstract: in the paper, some coal mine roadway of steel strip anchor nets supporting design as an example, the coal mine in a successful test of the bolt supporting before of roof damage to study in detail, at the same time, in strict accordance with the anchor role principle, and study the steel belt anchor nets supporting of roadway the whole process of the design, so as to help the healthy development of the coal industry.
Keywords: roadway; Steel belt; Anchor nets support; design
中图分类号： U455.7+1文獻标识码：A文章编号：
现今的煤炭生产已经进入到机械化生产阶段，在煤矿的有关运输巷以及相关的回风巷的支护方面，大多数采取了金属支架。但是随着近几年的综采速度的不断加快，相应的单产的幅度也得以提高，使得传统的支护方式很难适应实际状况的需要，因此，就必须进行一些创新与改革，其中，采取钢带锚网支护是一种行之有效的手段。 从几年来的实践操作来看，这种技术的大面积推广对于当下的煤炭生产是一次较大的革新，有力的促进当前煤炭生产的综合机械化，有效的发挥综机设备的性能，提高了煤矿行业的单产水平，用时也为相关的企业带来可观的经济效益。[1]
一、煤矿的相关概况
该煤矿的设计能力是150万吨，在实际中，其生产能力有300万吨。该煤矿7号煤层的厚度可以达到0.9m—1.6m，其平均厚度是1.3m，倾角是81°—87°，属于急倾斜煤层。该煤矿的7号煤的直接顶属于灰岩，其厚度大约为0.7m—2.4m，其平均厚度大约为1.2m，处于较稳定状态。煤层底板是属于中砂岩，其厚度大致为0.8m—3.0m，其致密坚硬。该煤矿整体的巷道要沿着7号煤的走向进行布置，一路沿着7号煤层的顶板进行挖掘。巷道的受力特点集中表现为：掘进过程的动压；底层垂直应力的作用；巷道开掘后产生的冲击力。因此，该巷道的破坏应该是由地层的垂直应力以及掘进过程中的动压造成的，再加上煤质性脆弱，这就更进一步的加重了巷道的折帮。[2]
二、钢带锚网支护的优势
本文该煤矿预想为矿工钢金属支架，但是由于支护成本过高，以及机器挖掘效率不高等原因，就设计了钢带锚网支护。钢带锚网支护的优势主要体现在以下几个方面：
（一）与传统的金属支架相比较，这种钢带锚网支护能够有效的减少有关开挖工作量，加快施工速度，提升相应的生产建设效率。
(二)这种支架能够有效的减少巷道的运输巷以及回风巷的超前翻架的相关工程量，保证前后三角点的顶板的完整性，而不受到二次翻架的影响,而且还可以大大降低对三角点进行管理的难度，有效的减少做相应的端头的时间，提高相应的回采速度。[3]
（三）在原先，运输巷以及回风巷近临采空区，往往应用传统的金属支架，以至于在回采期中，为了适应煤矿的正常生产建设需要，必须进行两次以上的翻修。而钢带锚网支护的利用则只需要做简单的维护，相应的减少人工以及坑木的适应量，有效的降低巷道维护的相关工作量。
（四）钢带锚网支护能够极大的提升巷道支护的安全性与可靠性。据有关的实验表明，钢带锚网支护的每根锚杆的锚固力能够达到7.001吨，完全能够满足相应的设计要求，使得巷道变形有很大的改善。
（五）大大的减少有关超前替支架的坑木。
三、该煤矿巷道钢带锚网支护的设计
按照7号煤层的巷道要求以及相应的围岩形态，巷道的断面设计为矩形，对于煤层的顶板设计则根据实际情况应用树脂锚固剂金属杆体锚杆支护，而对于煤帮则选取那些与钢带以及金属网支护相配套的树脂金属锚杆。[4]
（一）确定锚杆支护的参数
该煤矿的锚杆支护参数计算如下：
巷道的帮煤破碎深度：
其中，煤层的巷道挤压应力集中系数，为2.5；巷道的上方岩石的容重，为3KN/m3；从煤层的巷道到地面的距离是271m；有关表征的采动影响，其无因次参数，取1.2；煤层的抗压强度为220MPa；煤层的厚度，则为1.8m；煤层的内摩擦角则为65°。
C=[2.5×3×271×1.2(22×100)]×1.8×tg[(90°-65°)/2]=0.42m。
煤层的顶板岩层的松动度是:
其中煤层的巷道半跨距是1.4m；煤层的顶板岩石的稳定系数是0.4；锚固岩层的强度，平均为50MPa。
b=10(1.4+0.62)/(0.4×50)=1.01m。
依据相关的原理，煤层的巷道煤帮的侧压力是：Q=10.1×2.5×0.42×1.0×tg(90°-66°)=2.25KN/m。
顶板的锚杆长度是：
其中，锚固长度大约是0.3m；托盘螺母所需长度大约是0.25m。l=1.01+0.3+0.25=1.56m,在实践操作中，取1.6m。
顶板方向的压力是： QH=25×2×1.8×1.01=90.9KN/m。
锚杆的安装排距是：
其中，锚杆埋入的额定深度是0.35m，经相关计算锚杆排距是0.8m。每排锚杆的数目是：90.9×2.5×0.82=4.65，取5根。此外，安全系数是2.5；锚杆的理论锚固力是40KN，因此，S=0.7m。
两肩窝锚杆有关安装角度是：
其中，煤壁的稳定深度是0.42m；锚杆距离煤壁0.2m；锚杆锚入煤层的顶板长度是1.5m。因此，经计算，安装角度确定为72°。
顶帮锚杆一般使用的金属锚杆，长度为：16mm×1600mm。巷道锚杆之间的排距一般为1000mm×1000mm。顶层锚杆之间的排距一般是：800mm×700mm。
（二）钢带
一般来说,钢带的主要功能就是实现锚杆的一体,进行力的转移,从而构成一种整体性的支护。在实践操作中，钢带一般采用1400mm×40mm。
（三）金属钢
一般来说，煤层易片帮，在实践中，往往采取菱形的金属网，用来护帮，这种金属网的编制一般采取10号铁丝网，网孔一般为：50mm×50mm。
钢带锚网支护如下：
四、相关的施工要求
（一）在具体操作中，一般采取光爆技术进行现场爆破，这样有助于减少震动，保证巷道巷壁的平整，而且对于那些有条件的单位，最好能够采用掘进机进行施工。[5]
（二）认真按照相关的爆破图表打眼，进行相应的光面爆破。在打眼的时候，要有效的控制眼深以及相关的方向。一旦眼过深，则会使得锚固长度大大减少，就相应的降低锚杆的锚固力。相反的话，就会使得锚杆杆体太长，而起不到相应的支护效果。
（三）仔细的进行清眼，做到孔壁与锚固剂的牢固黏贴，有效确保锚固力。
（四）严格按照既定的位置以及相关的规范要求设置两帮的金属网，在整个施工过程中保证拉紧直，使得前后网互压茬要大于160mm。
五、支护效果研究
煤矿的巷道钢带锚网支护设计取得了很大的成功，在实践中也获得良好的经济技术成果。在整个实验过程中，钢带锚网支护始终呈现了优秀的力学特征，使得煤层顶板岩层得以有效加固，确保了整个巷道的顶板得以完整，煤矿巷道一直保持很好的受力情况，整个钢带锚网支护有效保证巷道的未变形。经相关实验数据表明，7号煤层所使用的钢带锚网支护设计，相比其它煤层所使用的矿用工字钢支架实现了支护材料的大大减少，其所用的钢材量仅仅占它煤层所使用的钢材量的9.8%，其所花费的支护成本仅仅为它煤层所使用的钢材初次投入的17.6%，占复用钢材4次的40.8%，同时还可以有效的减少相关的运载量，因此，这种支护设计得以在整个煤矿推广。
参考文献：
[1]何满潮.中国煤矿软岩巷道支护理论与实践[M].北京：中国矿业大学出版社，1996
[2]董方庭.巷道围岩松动圈支护理论及应用技术[M].北京：煤炭工业出版社，2001
[3]周煜博.不同类型“钢带”在锚网支护巷道中的应用[J].中国煤炭，2010年1月
[4]李春阁，段红民，常博.锚网钢带支护在碱沟煤矿的应用[J].矿业安全与环保，2005年6月
[5]李春胜，孙军.钢带锚网支护和大截深采煤机的应用[J],东北煤炭技术，2010年12月