综放回采巷道桁架锚带网支护研究

1、综放回采巷道桁架锚带网支护研究 1、问题的提出兖州矿务局厚煤层综放采煤法自1992年在兴隆庄矿试验成功以来，由于高产高效、安全低耗和能适应煤厚变化等优点，显示出强大的生命力，迅速发展成该局主要的采煤方法。在发展过程中也出现了不少新问题，回采巷道支护问题就是其中之一。该局现普遍采用梯形矿工钢棚支护，与综放采煤法不相适应主要表现在如下几个方面：（1）回采巷道超前替棚支护工作量大，占用时间长，直接影响了综放面的快速推进和高产高效能力的进一步发挥；（2）不能主动加固围岩和充分利用围岩自承能力，因而掘进冒顶严重，并导致顶煤自燃发火；（3）断面收缩率大，不适应综放采煤法对通风、运输及设备搬运安装等方面的要

2、求；（4）消耗钢材多，支护成本高；（5）棚子及围岩变形严重，维护工作量大，占用人员多；（6）端头维护工劳动强度大，超前替棚作业人身安全隐患大。针对上述问题，我们提出一种新型支护方式桁架锚带网支护。2、桁架锚带网支护作用原理桁架锚带网支护的关键构件是桁架锚杆。桁架锚杆一般由两根顶板斜锚杆和一根水平拉杆及托盘组成，如图1所示。在斜锚杆和水平拉杆作用下，桁架锚杆支护系统对顶板中部产生压缩和托顶作用，增大了顶板裂隙体中的压应力和摩擦力，减小甚至抵消了顶板中部的可能产生的拉应力。两根斜锚杆通过拉杆协调受力，且具有一定的柔性，允许顶板适量下沉，在下沉过程中顶板裂隙体摩擦力增大，产生自锁作用，从而能够有效地

3、维护高应力区的破碎顶板。钢带及金属网的作用在于增加单体锚杆间的联系，防止锚杆间围岩松脱冒顶。3、综放回采巷道桁架锚带网支护研究以兴隆庄矿五采区综放回采巷道为研究对象，运用数值模拟方法(flac软件)模拟研究了如下内容。3.1围岩稳定性与断面高宽比数值模拟限于断面积12m的矩形和梯形断面。对高宽比分别为0.47、0.67、0.75、0.84、0.91、1.33和2.08等7种矩形断面的模拟分析表明：合理的断面高宽比为0.75。进一步模拟上宽3.4m、下宽4.2m、高2.8m、平均高宽比为0.75的梯形断面表明：梯形断面优于矩形断面。3.2系统锚杆支护参数与围岩稳定性有关文献研究表明，对弹模为5.

4、 4gpa的软岩试块，系统锚杆合理的参数范围为：l/e且e0.9-1.2m (l为锚杆长度，e为锚杆间距)。煤体的弹模一般小于5.4gpa，布置系统锚杆加固煤体可参考该范围取值。为了具体确定l、e及l/e值，模拟了表1所列的16种系统锚杆支护方案。结果表明：方案6即l=2. lm，e0. 7m, l/e=3. 0围岩稳定性最好。3.3顶板下沉量(u)与桁架锚杆倾角（）及拉杆预紧力（t）的关系为研究顶板下沉量随桁架锚杆倾角及拉杆预紧力的变化，模拟了桁架锚杆倾角分别为40、45、50、55、60、65和70时7种情况及拉杆预紧力从0kn、10kn、20kn、30kn到90kn等8个方案，结果表明：

5、合理的桁架锚杆倾角1560，适宜的桁架拉杆预紧力t40-50kn。3.4围岩收敛变形量与锚杆预应力f的关系为研究综放回采巷道顶底移近量及两帮移近量随锚杆预应力f的变化，又模拟了锚杆预应力分别为0kn、10kn、30kn、50kn、70kn、90kn和110kn时7种情况，结果如图2所示。当锚杆预应力f60-70kn时，增加预应力对围岩控制效果作用显著；反之，对围岩控制效果不明显，故适宜的锚杆预应力为6070kn。3.5桁架描带网支护系统参数根据数值模拟结果，设计出综放回采巷道桁架锚带网支护方案，如图3所示。桁架锚带网支护系统参数如下：（1）顶板桁架锚杆支护参数：桁架锚杆：选用20、长2.35变形螺纹钢，倾角55；锚固方式：树脂药卷加长锚固（采用k2335和z2370各一支），拉杆：采用14圆钢每架两根，长2.5m；桁架托盘：采用zg270500材料铸造。（2）顶板钢带锚杆支护参数：钢带锚杆：选用2.0，长2.0m变形螺纹钢，倾角分别为70、80、90，锚杆间距700mm，排距1.4m，锚固方式同桁架锚杆；钢带：采用bhw28033400w型钢带（横向）和bhw2803850w型钢带（纵向）两种；托盘：采用bhtb型铸造托盘；金属网：采用106080mm、网片为3600800mm的菱形铁丝网。（3）两