复合顶板巷道支护浅析
【摘 要】复合顶板就是离层型顶板，是由下软上硬岩层构成，岩层间夹有煤线或薄层软弱岩层的顶板，从本质上讲，复合顶板是指采煤后特别容易离层的顶板。复合顶板的直接顶较薄易冒，易冒直接顶上部老顶岩层坚硬，采时直接顶与上部老顶易离层、抽漏从而引发漏垮型冒顶，软帮老顶有悬顶易引发推垮型冒顶。根据巷道内复合顶板的厚度不同以及岩性的差异来灵活确定锚杆支护的方式和密度，解决复合顶板条件下巷道支护的一条有效途径。 【关键词】复合顶板；锚杆锚索；支护设计
煤巷沿顶板掘进时常遇到复合顶板，所谓复合顶板是指在煤层顶板由多层岩层和煤线间隔复合而成，层间粘结力弱，暴露易发生离层，支护不良时还可能发生大面积垮落事故。过去采用的是工字钢架棚支护，由于架棚支护是一种被动支护，易造成巷道两帮及顶底板移近量大，支架损坏严重，造成前掘后修的现象，严重影响安全生产。为解决这一施工难题，在现阶段的技术条件下，复合顶板支护方式很多，锚杆支护以其良好的优越性排在所有支护方案的前列。但大量的实践又证明，选用单一的、一成不变的支护设计方案，是不符合复合顶的复杂性和多变性支护要求的，只有因地制宜，根据现场的复合顶板的状况，采用不同参数的锚杆支护设计方案，才能取得比较好的效果。现根据锚杆支护相关理论，并结合多年锚杆支护设计经验，对支护原理、支护设计进行分析。 1.复合顶板的特点及对复合顶板的控制
1.1复合顶板的特征
所谓复合顶板，其实质就是离层型顶板。即煤层上面有总厚0.3—3.0 m易与上部岩层离层的顶板。这种顶板岩层的岩性主要是页岩、砂质页岩和薄层细砂岩，同时往往夹有薄层煤层、炭质页岩、泥质岩、植物化石碎屑和镜煤条带等。 1.2复合顶板工作面冒顶事故的特点
顶板事故统计分析表明，复合顶板工作面的顶板事故，一般都是推垮型冒顶事故。根据调查分析，复合顶板工作面推垮型冒顶有以下特点：
（1）推垮型冒顶是顶板下部软岩层中某一解除了约束的滑移体沿某一节理、裂隙面滑移的结果。
（2）这类冒顶事故的冒落岩层冒高不大，只是离层的下部软岩层，冒空之上都是平整光滑的上部硬岩层。
（3）事故往往具有突发性、连续性和重复性，发生冒顶之前一般无明显的冒顶预兆。 2.支护原理
锚杆设计主要采用组合拱理论，锚索设计主要采用悬吊补强理论。
2.1锚杆的作用
锚杆形成承载基础，既然锚杆支护无法阻止深层岩体的松动，那么也无需特别提高顶板支护体强度，只需把锚杆的延展性、高抗拉强度、抗剪强度的优越性发挥出来。锚杆锚固厚度小，锚固体扩
容变形量相对较小，扩容应力也较小，利用全长锚固等强螺纹钢锚杆支护，可满足复合顶板底层锚固体的扩容变形和扩容应力，形成初期支护阶段的顶板挤压加固拱平衡状态。 2.2锚索的作用
锚索形成稳定承载体，利用钢绞线锚索预应力对岩体挤压加固作用，使锚索与锚杆支护相互促进、相互补强。锚索有很好的延展性和抗拉强度，使锚索形成的锚固岩体在巷道顶板中部形成一条强度大、结构稳定的承载体。锚索锚固点处在松动圈之外，增加了顶板承载体的稳定性。锚索布置在两排锚杆之间，增加了支护的密度，锚索的高延展性、高强度，进一步提高了承载体的强度、塑性和抗弯曲破坏能力，提高了承载体的自稳能力。 2.3金属网的作用
金属网能够托住挤入巷道的岩石，将锚杆之间非锚固岩层载荷传递给锚杆，有效地控制锚杆之间非锚固岩层的变形；金属网托住已碎裂的岩石，防止碎裂岩体的垮落，虽然巷道围岩已破裂，由于碎石的碎胀作用，使巷道深部岩石仍保持三向应力状态，大大提高了岩体的残余强度。 3.支护设计 3.1设计内容
①锚杆、锚索间排距及长度；②支护材料选择。 3.2设计
①锚杆支护参数初始设计；②现场施工组织；③顶板岩层结构
的动态探测；④支护效果监测；⑤参数修改，完善锚杆支护设计。 3.3观测内容
顶板离层仪内外离层、巷道表面位移、顶板钻孔窥探仪观测4）支护参数优化。根据矿压信息，不断修正设计，循环往复最后达到参数的最优化。同时对支护后的巷道顶板进行变形监测，预测顶板危险区域，采取控制措施，消除安全隐患。 4.煤壁管理
在巷道施工过程中，往往由于断面大、受地质构造影响、受动压影响等，全锚支护容易高顶、片帮，导致顶部、帮部在没有来得及支护之前，煤就已经塌帮。严重影响到巷道成形质量，且给锚杆打设质量的控制增加难度。
针对复合顶板条件下，大部分煤体松软的特性，可采取以下一系列改进措施：
4.1钢筋网全封闭支护
针对巷道施工过程中经常出现掉渣空肩现象，为有效地对围岩起到保护和支撑作用，能更好地把顶网和帮网连接成一个整体，增强钢筋网的支撑和传递力的作用，采用全封闭支护。 4.2缩小间排距
顶帮锚杆间排距由常规800 mm×800 mm改为600 mm×600 mm。 4.3塘材笆片护帮
由于煤比较松软，普通的钢筋网网格较大，煤容易外漏，在钢筋网内充填塘材笆片，能更好地防止煤壁片帮。
4.4加用木垫板
在锚杆托盘下加一层木垫板，能起到让压作用，增加弹性，防止由于帮顶来压，造成托盘损坏、锚杆螺帽崩掉等现象。 5.结语
（1）复合顶板下的锚杆支护应因地制宜，根据巷道内复合顶的厚度不同以及岩性的差异来灵活确定锚杆支护的方式和密度。 （2）在复合顶板淋水的特殊地段，巷道易片帮，顶板易破碎、离层、冒落，巷道掘进工作面环境较恶劣，锚杆、锚索孔淋水，影响了锚杆、锚索支护质量，使支护难度增大，影响巷道掘进速度。 （3）对于顶板淋水的地段，顶板因淋水造成泥岩膨胀和强度弱化，并对锚杆、锚索有腐蚀破坏作用，为加强锚索锚固强度，保证巷道支护质量，在以后的施工过程中建议采用dl8 mm或以上锚索加强。
（4）锚梁网巷道支护技术是解决复合顶板条件下巷道支护的一条有效途径，可供参考。
（5）目前的锚杆锚索施工质量的检测技术有待进一步提高，目前大多的传统检测手段基本上都停留在有损检测阶段。 【参考文献】
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