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【摘 要】目前，煤巷锚杆支护技术业已在煤矿生产中得到普及，但是此技术在不同地质构造的矿井在施工中存在着各不相同的诸多问题，通过对复杂地质构造的隆泰公司井下煤巷巷道断面形状及钢带长度等各参数的技术改造，使得隆泰公司井下煤巷锚杆支护的支护结构更加合理，更加符合现场实际，从而确保了隆泰公司井下巷道的支护效果及施工质量。本文着重介绍隆泰公司井下煤巷锚杆支护巷道断面形状的确定、钢带长度的选择以及顶板锚杆的布置，具有很强的实用性，对同类巷道的支护起到了一定的参照作用。
【关键词】隆泰公司；锚杆支护技术；巷道断面；应用
1.工作面概况与地质条件
隆泰公司井下1211上面材料上山位于-450水平东翼采区，煤层厚度为0.8～1.6m，平均煤厚1.2m，煤层赋存状况不稳定。该掘进工作面巷道直接顶为灰色砂质破岩，平均厚度0.9m，其上为砂岩，厚度为4.5m，岩性致密坚硬；工作面直接底板为碎岩层，灰褐色不规则层理块状结构，平均厚度为2.5m；老底为砂质破碎岩，平均厚度5.6m。按照设计要求，该巷道采用斜矩形断面锚梁网支护方式。巷道左右帮倾角18～25?，平均21.5?，巷道平均埋深为480m。
2.井下巷道初始施工设计及存在问题
2.1巷道初始支护参数
根据该矿对锚杆支护技术的实践与认识，通过工程类比设计方法，确定了该巷道采用锚梁网支护方式。巷道支护规格（宽×高）为3.0m×2.2m，全断面每排共布置11根锚杆，其中顶板每排布置锚杆5根，间排距为850mm×800mm；顶板中间锚杆布置在巷道中线上。钢带由直径12mm的圆钢加工而成，根据巷道顶板的倾角，确定钢带长度为3.6m。巷道左帮每排布置2根锚杆，其间排距为800mm×800mm，右帮每排布置锚杆4根，其间排距为850mm×800mm。顶、帮锚杆均选用直径20mm、长2m的左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，每根锚杆使用1卷Z2370型树脂锚固剂进行端头锚固，设计锚固力不低于80kN。顶板金属菱形网规格为：4.0m×1m，巷帮使用金属平网规格为2.0m×1.0m，铁托盘规格为100mm×100mm×10mm，木托盘规格为400mm×250mm×50mm。
2.2巷道施工状况及其原因分析
巷道开挖后，经过现场实践发现，在施工中存在以下几方面的问题：
①巷道上帮肩窝处的顶帮锚杆难于施工。巷道左右帮倾角较大，两帮高差约为1.6m，巷道上帮较高，高达3.2m左右 ，因此在施工上帮肩窝锚杆时较困难，当煤层松软时，易片帮伤人，安全上也没有保证；现场施工时都是始终使上帮锚杆滞后迎头两排支护，在放炮后就先施工该肩窝处的帮锚杆，然后再出东西，影响了巷道的掘进速度；另外，在安装靠近上帮的顶板锚杆时，由于上帮肩窝的空间小，锚杆钻机受到限制而不能将锚杆安装到位，常常造成锚杆的外露超过，甚至锚杆失效。
②工程质量不好掌握，巷道上帮易出现超宽现象。在安装靠近上帮的顶板锚杆时，施工人员不得不将巷道上帮肩窝刷宽，以便能将锚杆安装到位，从而造成巷道上帮肩窝处出现超宽现象，上帮呈上宽下窄，巷道整体上呈现倒“八”字形，成形不好看，工程质量掌握不好。
③锚杆施工安装质量难以保证。由于巷道左右侧倾角大，造成靠近上帮的顶板锚杆角度孔的方向与顶板夹角太小，安装锚杆时，铁托板与木托板、木托板与顶板之间不能紧贴，致使锚杆受力不均，易出现锚杆断裂现象。
3.井下煤巷锚杆支护技术的改进
通过对施工过程中存在的以上诸多问题的分析，可以看出，这些问题均集中体现在巷道上帮肩窝处，为便于现场施工，提高掘进速度和施工质量，保证生产的安全，对该巷道的支护方式进行如下改进：
①巷道断面形状的确定。巷道断面形状可由倾矩形调整为类似于屋脊形，通过调整巷道断面的形状，在不减少巷道有效断面的同时，既降低了巷道上帮的高度，又增大了上帮肩窝空间（如图1）。通过对1211上面材料上山巷道形状的调整，使巷道上帮高度由3.2m降到2.8m，方便了对上帮肩窝锚杆的施工，同时，巷道上帮肩窝的空间也随之增加，巷道上帮与顶板的夹角由原来的59?增加到90?左右。从而保证了现场施工的安全，方便了上帮肩窝处顶板锚杆的安装，使锚杆的施工质量能够满足要求。
②顶板钢带长度的选择，巷道断面调整后，顶板钢带长度也要随之调整，钢带长度的选择要合理，避免因钢带过长造成巷道上帮肩窝超宽、巷道呈倒“八” 图1 巷道断面形状改进
字形现象，或因钢带过短造成顶板两侧锚杆距肩窝的
距离超过规定。钢带的合理长度可由下式计算：
L=0.5B/cosα+0.5B （1）
B—巷道设计宽度， m；取3.2m
α—顶板倾角， ?；取31?
L—顶板钢带长度，m。
经过计算，确定7633上面材料上山巷道顶板钢带长度为3.3m。
③顶板中间锚杆位置的确定。巷道断面形状的调整，致使顶板中间锚杆要偏离巷道中线靠近巷道的下帮，以避免出现靠近巷道下帮的顶板锚杆距巷帮的距离超过规定。顶板中间锚杆偏离巷道中线的距离可由下式计算：
L1=0.5 L-0.5B （2）
L—顶板钢带长度，m ；
B—巷道设计宽度， m；取3.2m
L1—顶板钢带长度，m。
经过计算，1211上面材料上山巷道顶板中间锚杆偏离巷道中线距离为150mm。
④巷道上帮肩窝处顶板锚杆选用异形托板，铁托板使用30?夹角的异形铁托板，木托板眼孔也加工成斜孔，从而使铁托板与木托板之间、木托板与顶板之间都是面接触，杜绝了托板不能密贴岩面的现象。
4.施工
4.1 井下巷道支护调整
巷道断面改按屋脊形跟顶施工，顶板钢带净长为3.3m，顶板每排布置锚杆5根，间排距改为800mm×800mm，巷道上帮第排仍布置4根锚杆，其间排距改为800mm×800mm，巷道中线偏离顶板中间锚杆150mm；其它支护要求不变（见图2）。
4.2 隆泰公司煤巷锚杆施工的严格规定
①严格按中线布置顶板锚杆，避免因顶板中间锚杆布置出现偏差，而造成顶板两侧锚杆至巷帮的距离超过规定。
②加强爆破管理，严格控制好巷道成形，尽可能减少对顶板和上帮的震动破坏，巷道上帮采用镐刷成形。施工期间若煤层松软，则严禁动炮，采用风镐、手镐掘进。
③上帮锚杆与顶板锚杆一样，要紧跟迎头，尽可能减少上帮的暴露时间，避免因长时间的不支护造成巷道折帮。
④当巷道倾角发生变化时，可通过调整顶板中间锚杆与中线的距离来达到满足锚杆支护技术规范的目的。
5.对井下支护技术改进的分析
隆泰公司通过对原有支护方式的改进，巷道的施工质量有了很大的提高，杜绝了顶板托板不能紧贴岩面的现象；巷道上帮高度的降低，既方便了现场的施工，利于快速掘进；也有利于巷道上帮的控制，避免出现片帮伤人事故的发生。同时，通过改变巷道的断面形状，还有以下优点：
①更加有利于顶板的管理，通过改变巷道的断面形状，巷道顶板的暴露长度变小，巷道上帮高度变低，顶帮锚杆的间排距均由原来的850mm×800mm改为800mm×800mm，巷道顶帮的支护密度增加，有利于安全施工。
②利于通防管理，隆泰公司为老矿井，该巷道也一直执行“四位一体”的安全生产措施，巷道断面改变前，由于上帮较高、其肩窝处空间小，该处风流不畅，极易造成有害气体积聚。巷道断面改变后，巷道上帮高度减小，肩窝处空间也随之增加，使风量充足，从而避免了有害气体的积聚，更加利于安全生产。
③巷道断面的改变，使所用钢带长度及顶板菱形网的数量也均有所降低，因此与原巷道支护形式相比，改变后的支护形式还可节约支护成本。
作者简介：
孙学东 （1970.2-） 男，河北省承德市承德县人，工程师， 河北工程大学采矿专业毕业，主要从事煤矿开采与煤矿安管理方面的研究，現任开滦集团承德隆泰矿业公司经理。
【关键词】隆泰公司；锚杆支护技术；巷道断面；应用
1.工作面概况与地质条件
隆泰公司井下1211上面材料上山位于-450水平东翼采区，煤层厚度为0.8～1.6m，平均煤厚1.2m，煤层赋存状况不稳定。该掘进工作面巷道直接顶为灰色砂质破岩，平均厚度0.9m，其上为砂岩，厚度为4.5m，岩性致密坚硬；工作面直接底板为碎岩层，灰褐色不规则层理块状结构，平均厚度为2.5m；老底为砂质破碎岩，平均厚度5.6m。按照设计要求，该巷道采用斜矩形断面锚梁网支护方式。巷道左右帮倾角18～25?，平均21.5?，巷道平均埋深为480m。
2.井下巷道初始施工设计及存在问题
2.1巷道初始支护参数
根据该矿对锚杆支护技术的实践与认识，通过工程类比设计方法，确定了该巷道采用锚梁网支护方式。巷道支护规格（宽×高）为3.0m×2.2m，全断面每排共布置11根锚杆，其中顶板每排布置锚杆5根，间排距为850mm×800mm；顶板中间锚杆布置在巷道中线上。钢带由直径12mm的圆钢加工而成，根据巷道顶板的倾角，确定钢带长度为3.6m。巷道左帮每排布置2根锚杆，其间排距为800mm×800mm，右帮每排布置锚杆4根，其间排距为850mm×800mm。顶、帮锚杆均选用直径20mm、长2m的左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，每根锚杆使用1卷Z2370型树脂锚固剂进行端头锚固，设计锚固力不低于80kN。顶板金属菱形网规格为：4.0m×1m，巷帮使用金属平网规格为2.0m×1.0m，铁托盘规格为100mm×100mm×10mm，木托盘规格为400mm×250mm×50mm。
2.2巷道施工状况及其原因分析
巷道开挖后，经过现场实践发现，在施工中存在以下几方面的问题：
①巷道上帮肩窝处的顶帮锚杆难于施工。巷道左右帮倾角较大，两帮高差约为1.6m，巷道上帮较高，高达3.2m左右 ，因此在施工上帮肩窝锚杆时较困难，当煤层松软时，易片帮伤人，安全上也没有保证；现场施工时都是始终使上帮锚杆滞后迎头两排支护，在放炮后就先施工该肩窝处的帮锚杆，然后再出东西，影响了巷道的掘进速度；另外，在安装靠近上帮的顶板锚杆时，由于上帮肩窝的空间小，锚杆钻机受到限制而不能将锚杆安装到位，常常造成锚杆的外露超过，甚至锚杆失效。
②工程质量不好掌握，巷道上帮易出现超宽现象。在安装靠近上帮的顶板锚杆时，施工人员不得不将巷道上帮肩窝刷宽，以便能将锚杆安装到位，从而造成巷道上帮肩窝处出现超宽现象，上帮呈上宽下窄，巷道整体上呈现倒“八”字形，成形不好看，工程质量掌握不好。
③锚杆施工安装质量难以保证。由于巷道左右侧倾角大，造成靠近上帮的顶板锚杆角度孔的方向与顶板夹角太小，安装锚杆时，铁托板与木托板、木托板与顶板之间不能紧贴，致使锚杆受力不均，易出现锚杆断裂现象。
3.井下煤巷锚杆支护技术的改进
通过对施工过程中存在的以上诸多问题的分析，可以看出，这些问题均集中体现在巷道上帮肩窝处，为便于现场施工，提高掘进速度和施工质量，保证生产的安全，对该巷道的支护方式进行如下改进：
①巷道断面形状的确定。巷道断面形状可由倾矩形调整为类似于屋脊形，通过调整巷道断面的形状，在不减少巷道有效断面的同时，既降低了巷道上帮的高度，又增大了上帮肩窝空间（如图1）。通过对1211上面材料上山巷道形状的调整，使巷道上帮高度由3.2m降到2.8m，方便了对上帮肩窝锚杆的施工，同时，巷道上帮肩窝的空间也随之增加，巷道上帮与顶板的夹角由原来的59?增加到90?左右。从而保证了现场施工的安全，方便了上帮肩窝处顶板锚杆的安装，使锚杆的施工质量能够满足要求。
②顶板钢带长度的选择，巷道断面调整后，顶板钢带长度也要随之调整，钢带长度的选择要合理，避免因钢带过长造成巷道上帮肩窝超宽、巷道呈倒“八” 图1 巷道断面形状改进
字形现象，或因钢带过短造成顶板两侧锚杆距肩窝的
距离超过规定。钢带的合理长度可由下式计算：
L=0.5B/cosα+0.5B （1）
B—巷道设计宽度， m；取3.2m
α—顶板倾角， ?；取31?
L—顶板钢带长度，m。
经过计算，确定7633上面材料上山巷道顶板钢带长度为3.3m。
③顶板中间锚杆位置的确定。巷道断面形状的调整，致使顶板中间锚杆要偏离巷道中线靠近巷道的下帮，以避免出现靠近巷道下帮的顶板锚杆距巷帮的距离超过规定。顶板中间锚杆偏离巷道中线的距离可由下式计算：
L1=0.5 L-0.5B （2）
L—顶板钢带长度，m ；
B—巷道设计宽度， m；取3.2m
L1—顶板钢带长度，m。
经过计算，1211上面材料上山巷道顶板中间锚杆偏离巷道中线距离为150mm。
④巷道上帮肩窝处顶板锚杆选用异形托板，铁托板使用30?夹角的异形铁托板，木托板眼孔也加工成斜孔，从而使铁托板与木托板之间、木托板与顶板之间都是面接触，杜绝了托板不能密贴岩面的现象。
4.施工
4.1 井下巷道支护调整
巷道断面改按屋脊形跟顶施工，顶板钢带净长为3.3m，顶板每排布置锚杆5根，间排距改为800mm×800mm，巷道上帮第排仍布置4根锚杆，其间排距改为800mm×800mm，巷道中线偏离顶板中间锚杆150mm；其它支护要求不变（见图2）。
4.2 隆泰公司煤巷锚杆施工的严格规定
①严格按中线布置顶板锚杆，避免因顶板中间锚杆布置出现偏差，而造成顶板两侧锚杆至巷帮的距离超过规定。
②加强爆破管理，严格控制好巷道成形，尽可能减少对顶板和上帮的震动破坏，巷道上帮采用镐刷成形。施工期间若煤层松软，则严禁动炮，采用风镐、手镐掘进。
③上帮锚杆与顶板锚杆一样，要紧跟迎头，尽可能减少上帮的暴露时间，避免因长时间的不支护造成巷道折帮。
④当巷道倾角发生变化时，可通过调整顶板中间锚杆与中线的距离来达到满足锚杆支护技术规范的目的。
5.对井下支护技术改进的分析
隆泰公司通过对原有支护方式的改进，巷道的施工质量有了很大的提高，杜绝了顶板托板不能紧贴岩面的现象；巷道上帮高度的降低，既方便了现场的施工，利于快速掘进；也有利于巷道上帮的控制，避免出现片帮伤人事故的发生。同时，通过改变巷道的断面形状，还有以下优点：
①更加有利于顶板的管理，通过改变巷道的断面形状，巷道顶板的暴露长度变小，巷道上帮高度变低，顶帮锚杆的间排距均由原来的850mm×800mm改为800mm×800mm，巷道顶帮的支护密度增加，有利于安全施工。
②利于通防管理，隆泰公司为老矿井，该巷道也一直执行“四位一体”的安全生产措施，巷道断面改变前，由于上帮较高、其肩窝处空间小，该处风流不畅，极易造成有害气体积聚。巷道断面改变后，巷道上帮高度减小，肩窝处空间也随之增加，使风量充足，从而避免了有害气体的积聚，更加利于安全生产。
③巷道断面的改变，使所用钢带长度及顶板菱形网的数量也均有所降低，因此与原巷道支护形式相比，改变后的支护形式还可节约支护成本。
作者简介：
孙学东 （1970.2-） 男，河北省承德市承德县人，工程师， 河北工程大学采矿专业毕业，主要从事煤矿开采与煤矿安管理方面的研究，現任开滦集团承德隆泰矿业公司经理。