鸡西矿业集团正阳煤矿一采区深部37#层煤层赋存深度为440m，可采储量380万t。煤层总厚度为4.0-5.0m，全层灰分41.48%，发热量4100卡。如采全高存在二个方面的问题：一是集团公司没有适合采高的架型；二是上分层煤层含矸率高，煤质差、售价低，煤炭没有市场，影响全矿经济效益。如采下分层（采高2.3m），煤层灰分为34%，发热量4700卡，即适合正阳矿综采生产又有利于提高矿井经济效益。通过方案对比确定了开采下分层的方案，这就要求掘进要留1.7m的煤炭顶施工，而这部分顶板层理、节理发育，难以维护，给掘进顶板管理带来了较大的因难。因此，优化巷道支护方案，合理确定支护参数是解决37#层掘进的关健。（如图1）。

 

　　1.1巷道围岩支护条件及支护机理分析。根据一采深部37#层煤层赋存条件，综合考虑采煤时上、下巷超前支护煤质等因素，确定掘进巷道顶板沿0.6m煤页岩以下2.3m施工，这就要求掘进时需留1.7m厚的煤炭顶板，按巷道围岩状况分类属Ⅳ类半煤岩巷道，其直接顶板易垮落，难以维护。煤层硬度系数为f=2.0，坚硬无片帮现象，不需帮锚支护。

 

　　根据巷道围岩特点，掘进采取短掘短锚，支护及时，顶板尚未下沉或尚未出现离层就及时安装上锚杆，当锚杆预应力达到一定程度时，锚杆长度范围内和锚杆长度以上的顶板离层得到控制，使巷道顶板形成“刚性”顶板，以克服高水平应力对顶板稳定性的影响，充分利用水平应力来维护顶板的稳定性。

 

　　锚索长度大，快速承载能力强，形成压缩圈厚度大，对顶板进行深锚产生强力的悬吊作用，可将不稳定的顶板悬吊在坚硬稳定的砂岩上，大预紧力作用使顶板形成组合拱梁，可提高顶板的整体性和稳定性，防止顶板冒落。

 

　　1.2支护方式的确定。根据上述分析，采深部37#层掘进施工时支护方式确定为高强预应力锚杆+钢筋托梁+锚网+锚索联合支护。

 

　　巷道顶板布置4根18mm变形螺纹钢制作的锚杆和l根15.24mm、长5m锚索，其中巷中2根锚杆由于受巷高限制选用1.8m长锚杆垂直巷道顶板，两侧肩窝锚杆（2.4m）向巷帮方向与顶板呈70°角布置；锚索在巷中垂直顶板布置。

 

　　辅助支护材料：锚杆配l8mm螺纹钢焊接成的2.8m长钢筋托梁；锚网采用10#钢丝编编织的梭形网，网片规格为2000×1500mm；锚索配400mm×400mm×l2mm钢板作托盘。

 

　　锚杆支护施工机具：锚杆、锚索钻孔采用MQT-90A型风动式锚杆钻机；锚索采用YDC-120型张拉千斤顶、YJ190-15型液压剪、QYB-50型气动液压泵。

 

　　顶板支护施工工艺：

 

　　（1）顶板锚、网、带支护：钻锚杆孔——铺网、钢筋托梁—上钻孔树脂锚固济—安设锚杆—快速搅拌—凝固后上螺母。

 

　　（2）锚索支护：钻孔、清孔—上钻孔树脂锚固济—安设锚索—搅拌—凝固后安设托盘、锁具—张拉至设计预应力。

 

　　1.3锚杆支护参数的确定

 

　　以正阳矿302综掘队施工的一采深部37#层左四大巷锚杆支护设计为例。该巷是为综采接续施工的采煤运输巷，设计工程量730m，顶板沿0.6m煤页岩施工，底板沿1.0m细砂岩施工，巷道净宽3.2m，净高2.23m，巷道断面为矩形（如图二）。经反复论匠和现场实践，将锚杆支护参数确定为：

 

　　锚杆长度应为2.4m，但因巷道高度受限，巷中2根锚杆取1.8m，肩窝2根锚杆取2.4m，锚、排距为800mm×800mm，每排布置4根锚杆，呈方形布置；锚索长度取5m，每3m布置1根。

 

　　通过查阅有关资料，将所确定的支护参数进行了理论验算.从而验证了支护参数的可靠性。

 

　　顶板支护参数验算计算参数：巷道埋深Z=440m，岩石密度R=20KN/M3，悬吊岩层M=1.7m煤页岩。

 

　　（1）顶板最小支护强度P=M×R=1.7×20=34KPa.（2）每米巷道锚杆及锚索需要承受的载荷Q=P×B：34×3.2=108.8KN.（巷宽B=3.2m）.（3）每米巷道锚杆提供的载荷Ql二（2×Pm×η+2Pm×ηl×COS20°）÷0.8=（2×65×0.7+2×65×0.7×COS20°）；0.8=220KN锚杆锚固力Pm=65KN.（4）每米巷道锚索悬吊支护提供的载荷。

 

　　锚索15.24mm的钢绞线制作，其工作载荷为Q2=176KN.如巷道每3m布置1根锚索，锚杆与锚索共同提供的载荷为：Q1+Q2/3=220+176/3=278>Q，满足支护需要。（5）锚杆、锚索长度计算：L=L1+L2+L3式中：L1：外露长度：锚杆70mm，锚索200mm；L2：悬吊长度：锚杆1.63m，锚索3.8m；L3：锚固长度：锚杆0.7m，锚索1.0m.

 

　　通过施工一采深部37#左四大巷实践证明，使用锚、网、梁和锚索联合支护效果大大优于钢梁木腿棚子支护效果。锚杆支护巷道掘进期间顶底板移近量为50-100mm，巷道断面收缩变形仅为3%-50%；而在同一巷道架棚支护段，巷道顶底板移近量达150-200mm，棚梁多处被压弯变形，多处进行重复备棚支护，巷道断面收缩大，中高不能满足生产需要，支护效果明显不如锚杆支护。

 

　　2技术经济效益及社会效益

 

　　2.1发挥岩体的自承能力，支护效果好。锚杆支护是主动及时支护，短掘短锚能及时有效地控制顿板下沉。锚索支护弥补了锚杆长度的不足，承载能力强，增强了顶板岩层的整体稳定性，使整体支护效果好，不需二次维护。

 

　　2.2降低工人劳动强度，提高单进水平锚杆、锚索联合支护构件简单、重量轻，运输、安装方便，与架棚支护相比减轻了工人的劳动强度，提高了工效，月进度可提高100m以上。

 

　　2.3节约材料、降低支护成本。利用锚杆、锚索联合支护能节约大量的工字钢、坑木。据测算，锚杆、锚索联合支护成本364元/m，工字钢棚支护成本650元/m，采用锚杆、锚索联合支护比工字钢棚支护每米节约286元。

 

　　2.4社会效益显著。采用锚、网、带和锚索联合支护，其运输量、运输环节及消耗量都少，工人劳动强度低。短掘短锚消除了空顶作业，改善厂安全环境。

 

　　总之，锚、网、带和锚索联合支护可使掘进成本降低40%，巷道断面利用率提高20%，通风阻力下降10%，明显地改善安全生产环境，提高了效益。

 

　　3锚杆、锚索联合支护存在的问题与对策

 

　　3.1建立一套锚杆支护理论和技术规范。基层技术人员在巷道支护设计时，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，急需建立一套能够指导煤矿锚杆支护的理论，编制出矿区锚杆支护技术规范，在提高锚杆锚固力水平的同时，合理确定锚杆参数、布置方式，减少成本支出，保证安全生产。

 

　　3.2完善锚杆支护检测监控手段。现场检测监控是煤矿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，利用多点位移计、顶板离层指示仪、锚杆测力计，对围岩移动和锚杆受力实施检测监控，及时修改完善锚杆支护设计，更好的指导煤矿支护技术改进。

 

　　4、结论

       锚、网、带和锚索联合支护技术在正阳矿一采深部37#层左四工作面首次应用成功，取得了显著的技术经济效益和社会效益。证明这种支护形式在厚煤层留煤顶施工中的应用是切实可行的，为厚煤层留顶煤掘进支护积累了经验，在集团公司及正阳矿具有广泛的推广使用价值。