２０１２年第４期 参娃晨斜枝 穿层巷道锚网喷联合支护技术的应用 弓乃照 （山西汾西矿业集团瑞泰公司正珠煤业，山西晋中０３２６００） 摘要基于地质资料与工程类比法的分析研究，采用穿层巷道布置施工工艺方法，重点介绍穿层巷道锚网喷联合支护的应用及其效果，实践 穿层巷锚网喷联合支护 支护参数 文献标识码Ｂ 证明采用锚网喷联合支护可以消除因岩面不规整而引起的应力集中现象，使巷道支护浑然一体，支护效果更佳。 关键词中图分类号ＴＤ３５３ ．９ １ 工程概况 （２）采用金属网与喷射混凝土联合支护，在支护 中，喷射混凝土使用的金属网，两者一体，增强了喷层 的抗剪切和抗拉强度，增加了喷层的支护强度。 汾西矿业集团曙光煤矿一采区集中皮带巷从开口 施工至３＃煤层共穿过ｌ＃、２＃、３＃３个煤层和３层及不稳 定砂质页岩层（节理裂隙发育）。在穿层巷道的施工 中采用锚杆、金属网、喷射砼联合支护累计穿层长度为 ４０ｍ。以往采用的支护方法为料石砌碹或ｕ型棚架支 （３）锚杆、金属网把喷层与巷壁牢固地结合，改善 了喷射混凝土的性能，使喷层与围岩之间不再离层脱 落，更好的起到封闭围岩、避免风化、防水和避免锚杆 间岩体松动掉落，充分地发挥锚杆和围岩的支撑效果。 ２．２巷道支护方案的选择 根据曙光煤矿的顶底板条件，决定在巷道正常段 开采时采用改进的Ｕ型棚或者料石砌碹进行支护，而 护穿过该不稳定的岩层及１＃、２＃煤层。自２００６年采用 锚网喷联合支护，顺利穿过了各个煤层及不稳定砂质 页岩层取得了良好的支护效果，安全效果及经济效果。 ２巷道支护方案的确定 ２．１ 不同支护方案的分析 ２．１．１ Ｕ型棚和料石砌碹支护 Ｕ型棚是一种外部支护可缩性的支架，给予了顶 在巷道穿层时采用锚网喷联合支护。 ２．３ 锚杆支护参数设计 由于Ｕ型棚顶梁挤压变形，整体可缩性受到限 制；ｕ型棚搭接处卡栏丝杆折断；Ｕ型棚顶梁在搭接 处被折断。综合锚梁支护与Ｕ型棚支护的优点，改善 板一定卸压空间，同时Ｕ型棚顶梁的下缩增加了与棚 腿搭接处摩擦力，加强了支架整体的抗压强度，但是 ｕ型棚的受力结构，增强ｕ型棚抗压强度及支护强 度。在Ｕ型棚的图轮廓线上布置８组大锚杆如图１。 ｕ型棚在支护过程中顶梁和棚腿均处于单向受力状 态，抗压、抗剪强度低，易破坏。 料石砌碹支护具有成形规整、成本低等特点，但其 相对承载能力较低，允许变形量较小，特别在动压作 用下极易发生变形破坏，且难修复。 ２．１．２普通锚杆支护 普通锚杆对围岩支护的主要作用：对围岩表面提 图１ Ｕ形棚支护结构改进 供反力，抑制围岩向内空变位或以拉拔力抗拒危岩块 体的脱落塌方；加固作用，使围岩整体化，可以在顶板 形成组合梁，或在地下空间周围形成承载圈等。 ２．１．３锚网喷联合支护 （１）锚杆与金属网的联接，增大了锚杆托盘的面 ２．４穿层段巷道的支护设计 ２．４．１巷道支护形式 顶板：￣２０ｍｍ左旋螺纹钢锚杆＋钢带（或钢筋梯） ＋金属网（８＃丝编制），顶板稳定性状况较上述条件有 积。可避免小块岩石的掉落，保证围岩联锁咬合作用 的长久，增大组合拱的厚度，提高巷道抗破坏能力。 收稿日期：２ｏ１２—０４—２４ 所降低时，加打锚索。 两帮：￣１６ｍｍ金属锚杆＋钢带（或钢筋梯）＋金属 网（８＃丝编制）。 具体支护参数确定如下： （１）支护载荷的确定 顶板载荷范围包括软弱直接顶和潜在拱形冒落岩 作者简介：弓乃照（１９７０一），男，山西文水人，工程师，汾西矿业集 团瑞泰公司正珠煤业董事长，从事煤矿生产管理工作。 体的重量，其厚度ｈ可按下式计算： ２ 毒瞧晨纠Ｉ救 ｈ＝ｈ２＋ｈ３＝０．２＋１．２＝１．４ｍ ２０１２年第４期 式中：ｈ，一软弱直接顶板厚度，ｍ； ｈ 一潜在冒落体高度，ｍ。 据此可计算出顶板重力载荷ｑ： Ｑ＝ｈｙ＝１．４ ｘ ２．６＝３．７ｔ 好，部分区域与存在顶板较破碎、稳定性差的现象。在 这些区域，采用增大锚杆长度或在上述锚杆长度保持 不变的情况下采用“锚索＋锚杆＋钢带＋金属网”的 联合支护方式。 加长锚杆长度的目的主要是增加锚固段长度并延 式中： 一锚同范围内顶板平均容重，ｔ／ｍ 。 伸锚固位置，提高粘锚力，并使锚固位置处于稳定岩层 （２）问、排距的确定 按（Ｐ２０ｍｍ左旋螺纹钢计算，顶板锚杆布置密度 为： ： ： ≈（）．８３根 式中：Ｆ一锚杆锚固力，ｔ； Ｋ一安全系数； ｎ一单位面积（／ｍ ）顶板需布置锚杆根数。 若顶板锚杆问距取ｌｍ，则排距应为１．２ｍ。结合 顶板锚杆间排距不大于锚杆长度一般的原则，顶板锚 杆间排距均取ｌｍ为宜。 （３）锚杆长度的确定 根据伪顶及其上部潜在拱形载荷体的悬吊要求， 跨度为４．４ｍ的巷道顶板锚杆最小长度 可按下式 计算： Ｌ洲 ＝Ｌｊ＋ ２＋Ｌ３：０．１＋１．４＋０．５＝２．０ｍ 式中：，Ｊ．一锚杆外露长度，ｉｎ； ，ｊ，一载荷体高度，ｍ 厶一稳定岩层中的锚固长度，不小于０．５ｍ。 ２．４．２两帮锚杆参数 （１）两帮锚杆布置密度 两帮锚杆布置密度的确定需考虑支护强度和所形 成支护墙厚度的要求。 按支护强度计算，帮锚杆的布置密度可按下式计 算： ： ：１根 式Ｌ｝ｊ：Ｆ 一两帮锚杆的锚固力，ｔ； Ｑ 一两帮支护载荷，ｔ； 一单位面积（／ｍ ）巷帮需布置锚杆根数。 结合巷道高度分析，帮锚杆布置间距取０．９ｍ、排 距取】ｍ为 。 （２）两帮锚杆长度根据形成大厚度挤压加固墙的 要求进行计算，对于高度为２．５ｍ的巷道，锚固墙厚度 应不小于０．８ｍ，故帮锚杆的最小长度为： Ｌ ＝Ｌ１＋ｆＪ２＋Ｌ３＝０．６５＋０．８＋０．３＝１．７５ｍ 式中：，Ｊ 一锚杆锚固长度，ｍ； 一锚Ｌ嗣墙厚度，ｍ； 一锚固墙之外长度（包括锚杆外露长度），ｒｎ。 ２．５顶板锚索参数 曙光煤矿大部分区域的巷道顶板稳定性条件较 中；增加锚索的作用是通过锚索将顶板载荷传递到稳 定岩层之上，提高锚固结构的整体锚固力。 若顶板岩层只是破碎程度有所增加，而岩块强度 变化不大，则顶板载荷范围仍可按ｈ＝ｈ：＋ｈ，＝０．２＋ １．２＝１．４ｍ计算，即载荷体范围不变，但锚固位置应适 当上移。 因此，在采用２ｍ长的顶板锚杆时，应辅以锚索进 行联合支护。锚索布置密度视具体顶板条件而定。一 般沿巷道每２～３ｍ布置１根锚索，打在巷道中线为宜。 属锚杆 图２巷道文护方案（Ｉｉｌｎ１） 锚索长度以使锚固段位于细砂岩或粉砂岩层中为 宜。根据顶板岩层分布状况，锚索有效长度不小于６ｍ 即可。每根锚索带１根１ｍ长的槽钢，以增大其护顶面 积。顶板每排５根锚杆，间距１．０ｍ，排距１．０ｍ，每２～ ３ｍ １根锚索；两帮每排３根锚杆，问距０．９ｍ，排距１ＩＩｌ。 ３关键施工技术 （１）必须保证爆破后的顶板基本完整，保证支护 工作可以顺利进行。将周边眼间距设计为２５０ｍｍ，装 药量不超过１００ｇ，最小抵抗线得大于０．８ｍ。 （２）缩小工作面循环进度。将循环进度由１．７ｍ 降至１．２ｍ，同时要求多打眼、少装药，以减少对围岩的 破坏深度。 （３）锚杆的初撑力很重要，一般要求初撑力不低 于３０ｋＮ，且每根锚杆的初撑力基本相等。 （４）爆破后及时喷射砼封闭围岩工艺是形成组合 梁的重要因素。 （５）锚杆扭矩力必须达到１２０Ｎ・ｍ（下转第４页） ４ 夯堪菘舛技 知，吻合性很好。 ４煤层的解释 ２０１２年第４期 层复杂构造框架，同时，建模时考虑了多种沉积模式 （超覆、退覆、剥蚀和尖灭等）的约束，使用分形和波形 相似内插方法建造出复杂煤层的地质模型 。该模型 完全保留煤层构造、沉积和地层学特征（通过地震波形 变化）在横向上的变化特征，因而，其反演结果符合工 区的构造、沉积和地层特点。 ３ 信息融合 根据井标定，制定煤层锯释的量板，综合判别指数 大于７０的目标体可以解释为煤层，煤层解释技术能够 对同一沉积时期的多个煤层按煤层组解释 ，这样可 以更好地解释同一沉积时期的煤层分布和沉积规律， 也可以按单煤层解释。 ５ 结语 由于波阻抗的量纲值变化很太，本次把波阻抗反 演体和ＧＧＦＲ拟波阻抗反演体进行综合分析，采用面 向地质目标的信息融合技术，对煤层进行综合预测，避 免单一方法的局限性和不确定性，提高勘探成功率。 对多种经过标准化后的地球物理数据进行小波变 反演充分利用测井、地震、地质等诸多信息，小仅 可提高原始地震资料的垂向分辨率， 且将地震波转 换为层的信息，因此，用反演技术进行煤厚及岩性解释 是一种很好的方法。 换后，其细节特征按分辨率的大小映射到各自的塔式 结构中 ，本着在相同分辨率下进行信息融合的原则， 在对应层进行区域的特征选择代表各原始数据的明显 特征的系数，通过小波多分辨分解，构造原数据的金字 塔数据结构，根据煤层有针对性处理，重构融合信息。 使地质目标增强和突出，以利于追踪和分析地质目标。 融合数据中综合了多种地球物理数据的有用信 息，是多种地球物理数据的有用信息的总代表，融合后 得到一个反映目标的概率体。融合数据是地质目标的 综合判别指数，判别指数越大表示是地质目标的可能 性越大，其最大值为１００，最小值为０。 融合的数据体能够精确反映煤层的变化，这从井 钻遇的煤层和井旁道融合数据体预测的煤层对比可 （上接第２页）以上，且锚固长度、安装角度必须符合设 计要求。 ４经济效益分析 参考文献： ［１］刘怀【【ｌ等译．地震资料分析一一地震资料处理、反演和解释 ［Ｍ］．石油工业出版社，２００６，１０（９）：１２８９—１２９１ ［２］王洪宝等．测井约束反演技术在滚动勘探开发中的应用及效 果——以东辛油田沙二三段岩性油藏的勘探开发为例（Ｊ］．应用基础 与一翻翌科学学报，２００１，９（４）：３３０ ３３８ ［３］杨文采．地球物理反演的理论与方法［Ｍ］．北京：地质出版社，１９９７ ［４］曹柏如，张霖斌等．波阻抗反演中的 确定性分析［Ｊ］．地球物瑚 学进展，２０００，１５（４）：６２～６７ ［５］刘振峰，郝天珧，王峰等．地震资料在层序地层学中的应用进展 ［Ｊ］．地球物理学进展，２００３，１８（１）：２４～２９ （３）锚杆的锚固力必须到达设计要求，并持之以 恒。需对现有钻具、锚杆安装机械、锚杆杆体质量，药 卷的质量、施工工艺等进行进一步完善，以保证锚杆安 装完毕后不失效。 （４）在施工中，对即将裸露的煤岩必须进行准确 判断，以利提前采用特殊措施。以保证巷道支护质量。 参考文献： ［１］钱鸣高，石平五．矿山压力与岩层控制［Ｂ］．徐州：中 矿业大学 出版社 （１）提高了经济效益：若采用料石或ｕ型钢棚支 护，材料费３０００ ｍ左右；而采用锚网喷联合支护材 料费为１３００元／ｍ左右；节省费用为１７００元／ｍ左右， 全巷道联合支护可节省费用４５７３００元。 （２）有利于安全生产：采用光面爆破及锚网喷联 合支护的形式避免了采用其它支护使煤岩冒落而无法 进行临时支护的问题，消除了片帮、冒顶等安全隐患。 （３）减轻了劳动强度。锚网喷联合支护材料轻 便，支护工序简单，有利于提高巷道单进。 ５主要结论 ［２］刘福春．锚杆支护作用原理与实践应用［Ｊ］．两部探矿Ｉ 程， ２００３．（１１）：２５～２６ ［３］张成虎，郭良茂．煤矿巷道Ｕ型棚注浆与上字钢棚支护应用对比 探讨［Ｊ］．科学咨询（科技・管理），２０１１，８ ［４］于永光．软岩巷道支护中ｕ型棚及锚杆的改进实践［Ｊ］．ＩＩ１东煤 炭科技，２０１０，２ （１）在穿层巷道中，采用锚网喷联合支护证实了 挤压加固，组合平衡拱理论的正确性。 （２）锚网喷联合支护克服了料石砌碹、棚式被动 承载支护的缺点，减少了围岩变形，及巷道的开挖量。 ［５］耿金华，高发民，郭平等．煤柱采面过穿层巷道施１：方法研究 ［Ｊ］．煤炭工程，２００４，５ ［６］邹德蕴，刘志刚等．采场矿压监测与数据信息融合技术应用研究 ［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１１，３９（８）：１４～１８
