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[摘 要]锚杆支护是促使围岩由载荷体转化为承载体。支护的作用是将下位岩层锚固在关键层岩层上， 防止关键层下位岩层的过大离层和破碎冒落， 维持巷道稳定。本文通过分析新岭煤矿地采区掘进巷道的不同地质条件下的支护机理， 运用悬吊理论和组合梁理论， 分别对煤巷锚杆支护参数进行了设计计算，并最终确定了适合采区安全生产条件的煤巷锚杆支护参数。
[关键词]支护 关键层 悬吊理论 组合梁理论
中图分类号：U455.7+1文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）17-0299-01
以南山煤矿18#、22#层两种不同掘进巷道为例：22#层五分段回风道掘进巷道，抓顶板掘送，煤层结构简单，巷高3.0m，伪顶0.2m炭质页岩，无直接顶，老顶厚15～20m的细砂岩，直接底板为炭质页岩、细砂岩；18#层三分段回风道掘进巷道抓底板掘送，煤层结构简单，巷高3.2m，煤厚14米，直接顶板为3.5m厚的煤伪顶0.2m炭质页岩，直接顶0.8m的粉砂岩，老顶15～18m的细砂岩，直接底板为炭质页岩、细砂岩。因此，巷道矿压并不大，支护容易，那么如何在保证安全的条件下，加快巷道掘进速度是影响矿井安全生产和经济效益的主要问题之一。锚网、索组合支护能起到加固围岩的作用，充分调动围岩自身的承载能力，是一种主动支护，特别是加锚索后能有效地利用巷道围岩内部稳定岩层承载能力大的特点。根据18#、22#层号煤层顶板的实际条件，如何采用正确的计算理论，选取合理的设计参数，是解决顶板支护的关键。
1 巷道破坏及巷道支护机理分析
巷道破坏一般从稳定的“巷道关键层”下位开始离层、破碎直至冒落，但由于关键层的作用，巷道上方冒落岩层不会形成完整的冒落拱。这里“巷道关键层”是指位于巷道顶板上方一定层位，巷道开挖后即使不支护也能自稳的最下部的顶板岩层（本文指老顶）。支护的作用是将下位岩层锚固在关键层岩层上，防止关键层下位岩层的过大离层和破碎冒落，维持巷道稳定。当巷道上覆一定范围内的岩层有关键层时，巷道支护设计按悬吊理论计算。当在巷道顶板一定距离内无坚硬稳定岩层时，在薄层状岩层中掘进的巷道，薄层状围岩在顶板拉应力作用下容易破碎冒落，乃至形成冒落拱。顶板锚杆的作用机理是将容易破碎的煤岩顶板岩层组合成为能够承受一定荷载的组合梁，从而避免顶板岩层的滑动、离层及冒落，保证巷道顶板的稳定。巷道支护设计应按照组合梁理论进行。
2 巷道支护参数设计
锚杆长度L：L=L1+L2+L3（1）式中，L1为锚杆外露长度，取0.15m；L2为锚杆有效长度；L3为锚杆锚固段长度，取1.0m。因此，锚杆长度主要是确定锚杆有效长度L2。
2.1 按悬吊理论设计锚杆支护参数
当顶板厚度小于1.5m时，即在巷道上方1.5m范围内有关键层（这里指老顶）存在条件下，关键层下位岩层可悬吊在稳定的关键层岩层上，支护设计按悬吊理论计算，且不需锚索补强。锚杆的有效长度L2大于或等于关键层下位顶板厚度，锚杆的间排距S1，通常按等距排列则有：
2.2.3 锚索補强
锚索支护设计基于锚索的广义悬吊理论，即锚索锚固在巷道冒落拱范围以外稳定的岩层中，并使锚索能够承担巷道冒落拱内岩石的重量（按抛物拱计算），每米冒落拱内岩石的重量
3 结束语
将锚杆悬吊理论和组合梁理论进行综合计算与分析，最终确定两种巷道不同顶板条件下，煤层巷道锚杆支护材料和参数，一般采用直径20mm的螺旋钢锚杆，考虑到施工质量影响因素，支护参数选取22#层五分段掘进巷道为：顶板锚杆长度2.5m，帮锚杆长度2.0米，间排距为1m×1m，锚索线长度4.3米，间距3米一组；18#层三分段掘进巷道为：顶板锚杆长度2.5m，帮锚杆长度2.0米，间排距为1m×1m，锚索线长度6.3米，间距3米一组，两者的单根锚杆锚固力都应大于100kN。本文为采区锚网、索支护提供了理论依据。
参考文献
[1] 岩石力学与工程科学出版社，2004（2）251333343.
[2] 矿山压力与岩层控制矿业大学出版社，2003（1）15253-256.[3] 新岭煤矿生产技术管理文件汇编，200572-82.
[关键词]支护 关键层 悬吊理论 组合梁理论
中图分类号：U455.7+1文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）17-0299-01
以南山煤矿18#、22#层两种不同掘进巷道为例：22#层五分段回风道掘进巷道，抓顶板掘送，煤层结构简单，巷高3.0m，伪顶0.2m炭质页岩，无直接顶，老顶厚15～20m的细砂岩，直接底板为炭质页岩、细砂岩；18#层三分段回风道掘进巷道抓底板掘送，煤层结构简单，巷高3.2m，煤厚14米，直接顶板为3.5m厚的煤伪顶0.2m炭质页岩，直接顶0.8m的粉砂岩，老顶15～18m的细砂岩，直接底板为炭质页岩、细砂岩。因此，巷道矿压并不大，支护容易，那么如何在保证安全的条件下，加快巷道掘进速度是影响矿井安全生产和经济效益的主要问题之一。锚网、索组合支护能起到加固围岩的作用，充分调动围岩自身的承载能力，是一种主动支护，特别是加锚索后能有效地利用巷道围岩内部稳定岩层承载能力大的特点。根据18#、22#层号煤层顶板的实际条件，如何采用正确的计算理论，选取合理的设计参数，是解决顶板支护的关键。
1 巷道破坏及巷道支护机理分析
巷道破坏一般从稳定的“巷道关键层”下位开始离层、破碎直至冒落，但由于关键层的作用，巷道上方冒落岩层不会形成完整的冒落拱。这里“巷道关键层”是指位于巷道顶板上方一定层位，巷道开挖后即使不支护也能自稳的最下部的顶板岩层（本文指老顶）。支护的作用是将下位岩层锚固在关键层岩层上，防止关键层下位岩层的过大离层和破碎冒落，维持巷道稳定。当巷道上覆一定范围内的岩层有关键层时，巷道支护设计按悬吊理论计算。当在巷道顶板一定距离内无坚硬稳定岩层时，在薄层状岩层中掘进的巷道，薄层状围岩在顶板拉应力作用下容易破碎冒落，乃至形成冒落拱。顶板锚杆的作用机理是将容易破碎的煤岩顶板岩层组合成为能够承受一定荷载的组合梁，从而避免顶板岩层的滑动、离层及冒落，保证巷道顶板的稳定。巷道支护设计应按照组合梁理论进行。
2 巷道支护参数设计
锚杆长度L：L=L1+L2+L3（1）式中，L1为锚杆外露长度，取0.15m；L2为锚杆有效长度；L3为锚杆锚固段长度，取1.0m。因此，锚杆长度主要是确定锚杆有效长度L2。
2.1 按悬吊理论设计锚杆支护参数
当顶板厚度小于1.5m时，即在巷道上方1.5m范围内有关键层（这里指老顶）存在条件下，关键层下位岩层可悬吊在稳定的关键层岩层上，支护设计按悬吊理论计算，且不需锚索补强。锚杆的有效长度L2大于或等于关键层下位顶板厚度，锚杆的间排距S1，通常按等距排列则有：
2.2.3 锚索補强
锚索支护设计基于锚索的广义悬吊理论，即锚索锚固在巷道冒落拱范围以外稳定的岩层中，并使锚索能够承担巷道冒落拱内岩石的重量（按抛物拱计算），每米冒落拱内岩石的重量
3 结束语
将锚杆悬吊理论和组合梁理论进行综合计算与分析，最终确定两种巷道不同顶板条件下，煤层巷道锚杆支护材料和参数，一般采用直径20mm的螺旋钢锚杆，考虑到施工质量影响因素，支护参数选取22#层五分段掘进巷道为：顶板锚杆长度2.5m，帮锚杆长度2.0米，间排距为1m×1m，锚索线长度4.3米，间距3米一组；18#层三分段掘进巷道为：顶板锚杆长度2.5m，帮锚杆长度2.0米，间排距为1m×1m，锚索线长度6.3米，间距3米一组，两者的单根锚杆锚固力都应大于100kN。本文为采区锚网、索支护提供了理论依据。
参考文献
[1] 岩石力学与工程科学出版社，2004（2）251333343.
[2] 矿山压力与岩层控制矿业大学出版社，2003（1）15253-256.[3] 新岭煤矿生产技术管理文件汇编，200572-82.