浅议小煤柱沿空送巷大断面锚网索支护原理和应用

1、浅议小煤柱沿空送巷大断面锚网索支护原理和应用摘要：通过实际的生产实践，论证了小煤柱沿空掘 送大断面巷道锚网支护的可行性，所掘送的巷道避开了矿山 压力高峰区，减少了巷道受矿压的影响，确保了安全高效工 作面的需要，提高了煤炭的回采率，具有良好的经济效益和 实用价值。关键词：小煤柱沿空送巷、大断面锚网支护、原理、煤 炭回收率、经济效益中图分类号：c391、工程说明兴安煤矿三水平南27层边界区二段（机道标高-205） 位于兴安煤矿井田的南部与峻德煤矿接壤。工作面为复合顶 板，平均煤厚为3米，煤质硬度为中硬。老顶为灰白色细砂 岩，厚度为25米；伪顶为灰色细砂岩，厚度为0.3米。细 砂岩上有一厚度为0.5

2、米煤页岩。地质构造较复杂，走向700 余米，倾斜135米，煤层倾角28° o下段已于2007年回采 完毕，下断机、轨道采用工字钢定型支架支护，断面8m2o 根据下段回采情况看，支护形式和断面不能满足生需要，巷 道压力大、鼓帮鼓底严重，造成后期恢复工作量大，故本段 机道采用小煤柱沿空送巷大断面锚网支护，并进行了工业性 实验。大断面锚网支护工程量700米，断面12 m2,掘进工 期3个月。2、主要用途优化巷道布置，减少巷道受压力的影响，保证回采期间 的通风断面，减少后期恢复，减少煤柱损失，提高煤炭资源 回收，降低生产成本，担高经济效益。3、原理（1）我们知道巷道开掘以后，暴露出来的顶板岩

3、石,好象双支梁一样支承上部岩石的压力。受力后的顶板梁将裂 开，随着裂隙的增多、扩大、岩石就将开始冒落，它的压力 也将逐渐降低，而作用在巷道两帮岩石上的压力却逐渐增 加。当顶板破碎岩石冒落到一定范围而形一个拱的时候，就 将停止冒落，这个拱形顶通常称为自然平衡拱。这时顶板处 于新的平衡状态，巷道上部的压力通过拱顶传到巷道两帮岩 石上；而鼓帮（侧压）、鼓底（底压）的产生都是由顶压引 起来的，因此控制顶压就可控制侧压及底压的产生。根据矿 山压力原理，巷道与下段留有720米的煤柱时会使巷道恰 好处于倾斜支撑压力的高峰区，这样适必造成前面所述的巷 道顶压、侧压、底压的大幅度增加，不仅巷道支护难度大， 煤柱

4、损失多，而且后期巷道的维护量增多，因此根据以上因 素巷道布置在7米煤柱以内就可以减少各种压力的产生；（2）如果架设金属棚支护此种支护属于钢性支护，抵 抗围岩的能力差，不能发挥围岩自撑能力。而锚网支护为主 动支护，能够充分发挥围岩自身的支撑作用，通过锚杆群对 围岩的挤压加固和组合梁的原理，增强围岩的抗剪能力，形 成了承载结构体，抑制围岩的位移，锚索加大了承载结构的 悬吊承载范围和深度，阻止围岩产生较大的变形，并使破碎 围岩体恢复强度（稳定），起到支承上覆岩石的作用，便围 岩稳定增加，根据力学原理充分发挥了锚网索主动支护的特 占小、,（3）沿倾斜方向煤柱边缘处存在一个原岩卸载区，如 果巷道布置在该

5、区域内，可使巷道易于维修，但又易造成采 空区漏风，瓦斯涌出及煤层发火等隐患，而小煤柱（34米） 就象一面密闭墙一样充分地阻止了以上隐患的发生，确保了 煤层有无发火史都可以采用此种方式施工。综上所述，兴安矿27层边界区二段机道采用小煤柱沿 空送巷大断面锚网索支护的方式布置该区机道。4、技术关键机道下帮留设小煤柱宽34米，巷道采用15in2大断面 的锚网索支护的方式，巷道下净宽4.5米，中高2.6米。顶 板施工6根，上帮施工5根，下帮小煤柱施工2根4）20mm, 长2.0米螺纹钢锚杆，锚杆锚固剂采用长0. 35米的树脂药 卷，每孔2卷，锚固长度0.7米，端头锚固，锚杆的间排距 l.omxo. 9m

6、o每2米距上下帮各1. 2米施工一对锚索，锚索 采用直径为17. 8mm左捻7股钢绞线长6.3米，每根锚索加 装一块“u”型钢梁，钢梁长0.4米，中间钻孔，锚固剂采 用长0.6米的树脂药卷，每孔2卷，锚固长度1.2米，端头 锚固。全断面铺设钢筋网前进(如图2)5、预定和达到的技术指标(1) 减少了回采巷道的维修量。掘送该巷道长700余 米，掘送时间3个多月，加之回采时的服务时间，总计8个 多月，巷道维修量为零；(2) 保证了巷道通风行人断面，促进了 “一通三防” 及按装、回撤工作的需求，提高了安全生产的能力；(3) 减少了煤炭的损失量，提高了国有资源的回收率。 如果按留设10m煤柱计算(走向7

7、00m、采高2. 5m),将有24500 吨煤碳无法回采，由于采用了小煤柱沿空送巷的布置方式， 小煤柱留设3m,这样可以多回采出14700吨，仅此一项就提 高了 60%煤炭回收率。6、经济价值(1) 由于小煤柱锚网支护避开了巷道支撑压力区，巷 道压力小，支护强度高，达到了一次成巷的目的；(2) 大断面锚网支护，保证了回采期间的正常通风、 行人、运料的需要，降低了后期巷道维修量，后期巷道维修 量为零；(3) 小煤柱布置巷道，增加了工作面的长度，提高了 资源的回收率，可回收煤炭1.47万吨，创利润 1.47x710. 29 (万元)(利润按7元/吨计算)；(4) 由于采用此种巷道布置方法，为矿节约后期维护 资金8万元，多创利润10. 29万元，总计18. 29万元；(5) 锚网索大断面12m2掘进巷道投入资金950元/m, 同时出煤16. 00 t/m加其他费用，掘送巷道投入费用，掘送 巷道投入费与产出近似平衡。7、相应措施(1) 施工期间每40米按设1部顶板离层仪，及时对顶 板下沉量进行观测，掌握矿压变化规律；(2) 加强“一通三防”工作，准确地、及时地掌握瓦 斯及其他有害气体的变化情况以确保安全生产；(3) 为防止下帮煤壁片帮，在巷道下帮处，每1米施 工1根靠帮顶子。8