张子飞，罗 文，潘 金
(神华神东补连塔煤矿，内蒙古伊盟伊旗017209)
[摘 要] 总结了神东矿区锚杆支护现状，分析并指出了推广应用过程中存在的问题，从生产现场应用技术及管理角度提出了神东矿区进一步加快推广应用煤巷锚杆支护的对策。
[关键词] 煤层巷道；锚杆支护；高强度锚杆；问题与对策 [中图分类号]TD353+.6 [文献标识码]B [文章编号]1006-6225(2001)04-0048-03
[收稿日期]2001-08-10
[作者简介]张子飞(1958-)，黑龙江鹤岗人，神东补连塔煤矿矿长，高级工程师，硕士,1989年毕业于北京煤炭管理干部学院。
1 概况
神府东胜煤田位于陕西省榆林北部和内蒙古伊盟南部，煤田总面积31172km 2，探明储量223.6Gt ，远
景储量1000Gt ，是我国已探明最大煤田。制约煤炭发展的主要因素外运通道，包头-神木、神木-朔州-肃宁铁路已投入使用，肃宁-黄骅港铁路正加紧建设，今年将通车。为此，神东煤炭将在去年2500万t 基础上今年达到3320万t ,2002年达到5000万t 生产能力。
本煤田含煤地层为中、下侏罗统延安组，平均厚度为178.3m 。含1～5五个煤组、8～14层煤，其中可采煤层11层，平均总厚度17.8m 。现神东矿区几个矿井主要开采1,2,3,5号煤，煤层倾角小于3.0°，开拓方式采用主斜井、辅运平硐大巷盘区式，矿井辅助运输为无轨胶轮化。矿井除井筒外，巷道都布置于煤层中,2000年公司年掘进进尺300km 以上，煤巷占全部巷道的96%，全部采用锚杆支护。如今，神东矿区锚杆支护由单一的锚杆发展到锚网、锚网梁、锚网梁索等联合支护形式，取得了很好的经济效益。2 煤巷锚杆支护现状2.1 煤巷锚杆支护的应用范围 目前，神东矿区煤巷锚杆支护主要应用于1～5号煤及煤层顶板，属于Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ类稳定性围岩，少量应用于Ⅳ,Ⅴ不稳定巷道中。在基建期间矿区少部分采用全长锚固类，如在补连塔1#煤总回采用管缝式锚杆、全长水泥锚杆；在由基建转入生产后大部分采用集中锚固类，有水泥、树脂两种
锚杆,1994年全部采用树脂锚杆。
从巷道类型看有工作面运输、回风、切眼，盘区集中运输、回风、辅运，矿井主运、辅运、回风，此外，在综采工作面回撤通道和安装等特殊条件下，也大量应用。
由于全矿区地质条件简单、煤层赋存条件好，巷道采用煤层巷道，围岩完整性较好，层理不发育，煤体抗压、韧性强度较高，锚杆支护常以悬吊树脂锚杆端锚为主，杆体一般用 16mm , 18mm ,A3圆钢加工而成，一部分采用变形钢筋(建筑用螺纹钢)，长度一般为1.6m ,1.8m ；锚索采用多股钢绞线，长度一般为6.0m 左右；顶板配以钢筋梁,W 型钢板钢带；两帮采用木锚杆、可回收金属锚杆。
综采工作面设备吨位大，设备搬迁采用进口支架搬运车，要求综采工作面安装空间大，拐弯半径大(最小为12m )，切眼必须全部一次掘出，断面宽度一般在7.5m ，内部个别硐室宽度达到9.0m ，锚杆长度一般在1.6～1.8m ，顶板破碎处加钢带梁，铺网。
综采工作面回撤采用贯通、专用车多通道回撤法。在停采线位置预掘贯通巷，并采用锚、网、梁、索、单体、垛式支架等联合支护，锚杆长度根据情况一般为1.6m ，铺设双层金属网。贯通前12m ，在综采工作面打固定网锚杆，铺双层网。2.2 锚杆支护结构形式
锚杆支护的结构形式主要有单一锚杆、锚杆+网、锚杆+钢带梁、锚杆+网+钢带梁、锚杆+网+钢带梁+点柱(单体)、锚杆+网+钢带梁+架棚+喷浆等形式。形式的选择主要取决于巷道围岩
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的性质，在Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ类较好的围岩巷道中一般选择单一锚杆，随着围岩条件的变化程度及断面增大,Ⅳ,Ⅴ类围岩巷道采用锚杆+钢带梁、锚杆+钢带梁、锚杆+网+钢带梁+锚索等其他支护形式。
锚杆间排距在炮掘巷道锚杆布置有多种形式，有三花、五花、矩形等多种形式，间距一般情况下为1000mm×1000mm,1000mm×1200mm，巷中锚杆角度一般为垂直，两角锚杆根据钻孔机具，一般在65°以下，以锚杆能锚固到巷道两帮煤壁上方里部为宜。
连采、综掘为了适应快速掘进要求，一般采用纵横式，横向间距根据4个钻具间距控制在1000 mm，纵向间距在1000m m和1200mm。
2.3 锚杆材料
锚杆材料一般采用圆钢加工而成，屈服强度为240MPa，抗拉强度为380MPa，杆体直径在16～18mm，锚杆破断力100kN。
变形螺纹钢18mm锚杆，经实验室检测锚杆破断力190kN。随着矿井的发展，逐步向深部延伸，根据现在锚杆支护技术发展，矿区也将以无纵筋、左旋、自带丝扣矿用螺纹钢作为锚杆杆体。2.3.1 锚杆杆体
以前锚杆一般采用切削式车丝扣，杆尾直径缩小，锚杆实际破断力减小3%～5%。现杆尾采用冷拔、滚丝工艺，锚杆质量有了很大提高。
由于在神东矿区特殊的管理机制下，年产500万t以上以国内用户为主的大柳塔、补连塔、活鸡兔、榆
家梁煤矿，同年产100万t以上的出口煤基地上湾、哈拉沟、康家滩煤矿并存，条件各不一样，锚杆要求也不一样，有两种端头锚杆，一种是35mm，另一种是23mm，端头锚固长度有350mm,390mm,800mm等几种。
锚杆杆体大多数采用16～18mm、A3的圆钢，杆头作左麻花，用垫片制作止挡圈。
18mm变形钢筋锚杆常用建筑螺纹钢来加工，少量采用无纵筋矿用螺纹钢，锚杆杆体加工简单，端头常切割成45°斜面，或锻成正方体。但钢筋杆体锚固段抗拉强度高，杆体阻力大，不单独作麻花端头，本身螺纹、锚固剂、煤(岩)孔成为一个整体，常用在28mm小钻孔内，帮上锚杆一般采用木锚杆或金属可回收锚杆。
锚索直径为15.24mm，采用多根钢绞线，最大锚固力为260kN，预紧力为120kN，锚固长度为800mm，钻孔直径为28mm，锚索长度为6.0m，钻孔采用风动锚索(杆)机。
2.3.2 螺母
以前对锚杆螺母未引起足够的重视，经过现场冒顶事故分析，螺母扣破坏引起锚杆失效占一定比例，普通螺母强度应引起足够重视。现在一般锚杆采用高强度、厚度20mm专用螺母；连采机掘进锚杆为双螺母；杆体采用矿用螺纹钢后，相配套应采用专用大螺距、粗牙螺纹螺母。
2.3.3 锚固剂
在基建期间，锚固剂有水泥、树脂两种，为适应掘进要求开发出多种性能的锚固剂。另外，根据用户要求也加工各种长度的锚固剂，以适应各种锚杆、锚索要求。常用的、大量生产的锚固剂有快(K)、中(Z)两种，常用型号有3525、2335型。
2.3.4 锚杆托板、梁、网
锚杆托板以前一直采用厚度为12mm、100mm 铸铁托板；在补连塔煤矿1306运顺巷中，采用可调整角度的铸钢托板(专利)；现大部分采用抗压、抗拉强度大的铸钢托板，厚度为10mm，规格为120mm×120mm；锚索托板一般厚20m m，规格为250mm×250mm。
锚杆支护在基建期间，少量采用W型钢带，用薄钢板制成，有很好的支护效果，但成本高。现在钢带采用14～16m m圆钢加工而成，宽度为100mm左右的梯子型钢带梁，长度一般等同于巷道宽度。
网是锚杆支护的辅助支护材料，应用较多的是普通经纬、菱形金属网，以前少部分外购双抗塑料网，网片尺寸一般与巷道掘进循环进尺、巷道宽度模数相适应，以方便操作使用。
2.4 锚杆支护机具
在连续采煤机掘进、采煤工作面，采用引进澳大利亚约翰寒芬雷公司生产的ARO-40-RELMB-C WT4型锚杆机，最大支撑高度4.8m，四缸型，矿区共有18台。在综掘、炮掘巷道工作面采用石家庄煤机厂生产的MQT-50C系列风动锚杆钻机，锚索机采用江阴矿山器材厂生产的MQT-85J-33风动锚索(杆)机，搅拌器具用以上锚杆机。
3 高强度锚杆支护技术的应用
神东是一个新型矿区，每矿均为“一井一面”，产量、推进长度大，补连塔煤矿三采区7个面，顺
托板
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槽长度均为5000m ，正在开采3202面为亚洲第一长工作面，顺槽宽度都在5.0m 以上，高度在3.6m ，一般采用锚杆、网等联合支护。3203运输顺槽由于受相邻工作面采动影响，顶板下沉量大，片帮严重，给3203运输顺槽使用带来困难。根据这一情况，在原来支护基础上采用高强度锚杆、锚索补强支护。两边锚杆长度为1.8m ，一侧帮锚杆在回采侧，采用金属可回收锚杆，锚杆长度1.6m ，锚杆间距1.0m ，锚索为多根钢绞线树脂锚固，长度为6.0m ，采用上述支护后，顶板下沉量小于200mm ，锚杆受力小于40kN ，表明锚杆、锚索支护效果显著，减小了巷道围岩变形，保持了巷道的安全状态，如图1
。
图1 3203运输顺槽补强支护
1—锚索;2—高强度螺纹锚杆;3—可回收锚杆
4 神东矿区锚杆支护的主要问题与对策4.1 锚杆支护的认识更新
过去认为巷道围岩应力集中，变形大，顶板破碎的巷道不应使用锚杆，而新的锚杆支护实践证明
解决这类巷道支护的根本出路是锚、梁、网、索支护这一主动支护形式。
煤巷锚杆支护除能降低巷道支护成本及巷道服务期内的费用(平均每米巷道节约50元)，提高巷道掘进速度(50%)，减少人工劳动强度，更重要的是它能够有利于回采工作面上下出口维护，使工作面推进速度大幅度提高，同时还缩短了综采工作面搬家倒面时间，提高单产，综合经济效益显著。与此同时，要重视锚杆支护质量，特别是对煤顶稳定，顶煤厚度大于0.5m 时容易忽视支护质量问题，而发生冒顶事故。为此，在矿区范围内要提高对煤巷锚杆支护的认识，加大推广煤巷锚杆支护技术的力度。
4.2 建立一套矿区锚杆支护理论和技术规范
基层技术人员在设计时，缺乏理论指导，不是浪费了材料，就是给回采、掘进带来隐患。因此，有必要与有关科研院所、大专院校合作，建立一套能够指导矿区锚杆支护的理论，编制出矿区锚杆支护技术规范，在提高锚杆锚固水平的同时，合理确定锚杆参数、布置方式，减少成本的支出。4.3 完善配套机具和锚杆支护检测监控手段
进一步改造已建立的锚杆支护材料厂，生产同锚杆机具相适应的体积小、重量轻的液(气)动扳手、搅拌连接卡具等辅助机具；将进口锚杆机钻具国产化，以满足矿区发展需要。
现场检测监控是煤巷锚杆支护技术的重要组成部分，也是锚杆支护动态信息设计方法的核心内容之一。为此，在现场围岩强度测量和对巷道围岩岩性和强度分布状况了解的基础上，利用新购置的多点位移计、顶板离层指示仪、测力锚杆，对围岩移动和锚杆受力实施检测监控，及时修改完善一些重大锚杆支护设计，更好地为矿区服务。
[参考文献]
[1]康红普.高强度锚杆支护技术应用[J ].煤炭科学技术,2000(2).
[责任编辑：邹正立]
国家重点建设部分煤炭工程
我国煤炭行业将在2005年前重点建设12大高新技术建设工程，推动发展20个战略性重点领域。据介绍，我国要加快建设年产百万吨以上煤炭液化制油示范工程，要重点建设大型循环流化床应用工程、整体煤气化燃气-蒸汽联合循环发电示范工程、增压流化床-蒸汽联合循环发电示范工程、水煤浆应用示范工程、煤地下气化示范工程，煤层气开发利用示范工程等。
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