综采回撤工作面的锚索联合支护方式

综采回撤工作面的锚索联合支护方式

汪浩

内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗乌兰木伦镇寸草塔二矿  内蒙古鄂尔多斯市 017209

摘要：综采回撤工作面在煤矿生产中是一个非常重要的环节，其安全性和效率直接影响到矿井的生产能力和作业人员的生命安全。锚索联合支护方式作为一种新型的支护技术，在提高回撤工作面的稳定性和安全性方面发挥了重要作用。本文旨在系统地分析综采回撤工作面采用锚索联合支护方式的实际效果和理论依据，为煤矿生产中类似条件下的支护选择提供参考。

关键词：综采回撤工作面；锚索联合支护方式；分析研究

引言

随着煤矿生产技术的不断发展，综合机械化采煤技术（综采）因其高效率、高产量等优点已经成为煤矿生产的主要采煤方式之一。然而，综采工作面在回撤过程中，由于采动影响、地质条件复杂性等因素，常常面临围岩稳定性差、片帮严重、顶板下沉量大等问题，给回撤工作带来极大的困难，甚至威胁到作业人员的安全。

一、综采回撤工作面锚索联合支护技术概述

1.1 锚索支护技术的发展

锚索支护技术自20世纪70年代以来在我国煤矿井下工程中得到了广泛的应用。它通过高强度锚索与围岩的粘结作用，形成了坚固的支护体系，有效提高了围岩的承载能力。随着技术的不断进步，锚索支护技术也在不断创新，如预应力锚索、自锁式锚索、注浆锚索等新型锚索的研发和应用，为煤矿井下支护提供了更为多样和有效的选择。

1.2 联合支护的概念与特点

联合支护是指在综采工作面采用两种或两种以上的支护方式共同作用，以达到提高围岩稳定性和安全生产的目的。这种支护方式结合了各种支护技术的优点，通过互补和协调作用，形成了更为强大和稳定的支护体系。联合支护的特点在于它可以根据不同的地质条件和围岩特性，灵活组合不同的支护材料和工艺，以适应复杂的矿山环境。

1.3 综采回撤工作面支护的挑战与需求

综采回撤工作面在生产过程中，由于采动影响，围岩应力重新分布，常常面临围岩稳定性差、片帮严重、顶板下沉量大等问题，对支护提出了较高的要求。传统的支护方式往往难以满足这些挑战，需要更为先进和高效的支护技术。锚索联合支护方式的应用，正是为了解决这些难题，通过结合不同支护技术的优势，提供了一种更为可靠和有效的解决方案。

二、锚索联合支护结构设计

2.1 锚索设计原则

锚索设计应遵循以下原则：安全性原则：确保锚索在采动影响下具有足够的承载能力和抗剪切能力，防止煤岩体发生失稳。可靠性原则：锚索应具有较高的可靠性，降低故障率，确保其在复杂地质条件下的稳定运行。经济性原则：在满足安全、可靠的前提下，优化锚索设计，降低成本，提高经济效益。施工方便性原则：锚索设计应考虑施工工艺和施工条件，简化施工流程，提高施工效率。

2.2 锚索参数选择

锚索参数选择主要包括以下几个方面：锚索直径：根据煤岩体条件和支护需求选择合适的锚索直径，一般选用直径16-22mm的高强度钢丝绳。锚索长度：锚索长度应大于煤岩体破碎带深度，一般选用长度为2.5-5.0m的锚索。锚固方式：采用端锚或全锚方式，根据煤岩体条件和支护需求确定。锚索预应力：根据煤岩体条件和支护需求确定锚索预应力，一般为300-600kN。锚索间距：根据煤岩体条件和支护需求确定锚索间距，一般为1-2m。

2.3 联合支护结构形式

联合支护结构形式主要包括以下几种：锚索+金属网：金属网起到填充煤岩体裂隙、提高煤岩体整体强度的作用。锚索+钢带：钢带可提高锚索的抗剪切能力和支护效果。锚索+锚杆：锚杆起到加固煤岩体、提高煤岩体稳定性的作用。锚索+注浆：注浆可提高煤岩体的强度和稳定性，增强锚索的支护效果。

2.4 结构设计方法

结构设计方法主要包括以下几个步骤：收集地质资料：了解工作面地质条件、煤岩体特性、水文地质条件等基础资料。分析煤岩体稳定性：分析煤岩体的破坏特征、应力状态、变形特性等，确定支护需求。选择支护参数：根据煤岩体条件和支护需求，选择合适的锚索参数、联合支护结构形式等。校核支护强度：采用力学计算方法，校核锚索的承载能力、抗剪切能力等，确保支护强度满足要求。

三、锚索联合支护的力学性能分析

3.1 锚索受力分析

锚索作为综采回撤工作面支护的重要组成部分，其受力分析是评估支护效果的关键。在综采工作面，锚索主要承受来自于围岩的压力，这包括垂直应力和水平应力。当锚索与围岩紧密接触时，可以有效地将围岩的应力传递到锚索上，从而达到稳定围岩的目的。

在受力过程中，锚索的拉力不仅会使围岩产生压力，还会使围岩内部的裂隙闭合，增强围岩的整体强度。同时，锚索的预紧力可以提高围岩的承载能力，减少围岩的变形和破坏。

3.2 联合支护的力学模型

锚索联合支护的力学模型是一个复杂的力学系统，主要包括锚索、围岩和支护结构三个部分。在这个模型中，锚索与围岩紧密接触，形成一个整体的支护结构。当围岩受到压力时，压力会通过围岩传递到锚索上，锚索产生拉力，使围岩内部的裂隙闭合，提高围岩的承载能力。同时，支护结构也会对围岩产生反作用力，进一步稳定围岩。

3.3 支护结构强度校验

支护结构的强度校验是确保支护系统安全可靠的重要环节。在校验过程中，需要根据工作面的地质条件、锚索的参数和支护结构的设计，对支护结构的强度进行计算和分析。强度校验的主要内容包括：锚索的承载能力、锚固长度、预紧力等参数的计算和分析；支护结构的整体稳定性和局部稳定性的计算和分析；支护结构在不同工况下的应力分布和变形情况的计算和分析。通过强度校验，可以确保支护结构在综采回撤工作面的使用过程中，能够有效地稳定围岩，保障矿井的安全生产。

四、现场应用与效果评价

4.1 工程背景

综采回撤工作面是煤矿生产中极为重要的环节，其安全稳定性直接关系到矿井的生产效率和职工的生命安全。在回撤工作面过程中，由于采场围岩的应力重新分布，常常导致围岩的稳定性下降，出现顶板下沉、片帮严重等问题。为了确保回撤工作面的稳定，需要采取有效的联合支护方式。本章节将通过某矿井综采工作面的实际应用案例，详细介绍锚索联合支护方式在现场的应用及其效果评价。

4.2 支护方案实施

在某矿井的综采回撤工作面，采用了锚索联合支护方案。该方案主要包括以下几个方面：锚杆支护：首先对顶板和帮部进行锚杆支护，以提高围岩的初始稳定性。锚杆选用高强度螺纹钢锚杆，长度为2.2m，直径为22mm，配合树脂药卷进行锚固。金属网铺设：在锚杆支护的基础上，对顶板进行金属网铺设，以防止小颗粒岩石脱落，增强围岩的整体稳定性。锚索加固：在顶板的关键部位，如巷道交叉点、构造破碎带等，布置锚索进行加强支护。锚索选用高强度钢绞线，长度为7.5m，直径为17.8mm，配合高强度托盘和锚固剂进行锚固。注浆加固：针对围岩破碎严重区域，采用注浆加固技术，通过注浆泵将水泥基浆液注入围岩裂隙中，提高围岩的整体强度。

4.3 效果评价指标

为了科学评价锚索联合支护方式的效果，选取了以下几个关键指标：顶板下沉量：通过安装顶板监测仪，实时监测顶板的下沉情况，以评估支护效果。围岩位移速度：通过安装位移监测点，监测围岩的位移速度，评估支护对围岩稳定性的改善程度。支护结构受力：通过安装压力传感器，监测锚杆、锚索等支护结构的受力情况，评估支护结构的可靠性。安全生产状况：通过记录和分析工作面在支护后的安全生产状况，如事故发生率、生产效率等，综合评价支护效果。

结语

本文针对综采回撤工作面的锚索联合支护方式进行了深入的研究与探讨。综采回撤工作面的锚索联合支护方式是一种具有较高安全性能、经济效益和施工效率的支护方法。在今后的煤矿生产中，应进一步推广和应用这种支护方式，为我国煤矿安全生产做出更大的贡献。

参考文献

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