综放回采巷道桁架锚带网支护研究.docx

1、综放回采巷道桁架锚带网支护研究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

2、风、运输及设备搬运安装等方面的要求；（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

3、力增大，产生自锁作用，从而能够有效地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

4、.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. 4GPa 的软岩试块，系统锚杆合理的参数范围为：L/e 且 e3.3 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：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，

5、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

6、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）两帮支护参数：帮锚杆选用20、长 2.0m 的变形螺纹钢，间排距为 700700mm；锚固方式：快硬水泥药卷全长锚固；托盘：采用在木托盘上加金属托盘配套使用，木托盘尺寸为 50020050mm。