曹庄煤矿102煤层，上距9煤层采空区仅2m，由于9煤层开采破坏了底板岩层的完整性，使得102煤层的顶板变得十分破碎，给顶板支护带来了很大困难。曹庄煤矿102煤层回采巷道，原采用排距a 8m的工字钢棚支护，制约了单进水平的提高，工人的劳动强度大，支护成本高。为改变钢棚支护的现状，确定在102煤层10804运中巷，进行锚杆桁架支护试验。

　　2试验巷道地质采矿条件近切眼的一端。该巷道沿102煤层掘进，巷道顶板自下而上依次为1m的粉砂岩、a5m的10i煤层、a5m的粉砂岩、1.5m的9煤层采空区、14m左右的粉砂岩；巷道底板为1. 2m的粘土岩，遇水膨胀。巷道埋藏深度为300m，102煤层平均倾角为130.现场揭露表明，10804运中巷顶板因受到9煤层开采的破坏影响，变得十分破碎，且部分试验巷道位于9煤层保留煤柱下方，应力集中十分严重。

　　3锚杆桁架支护围岩结构稳定性分析3.1锚杆桁架支护围岩的作用机理锚杆桁架结构是一种控制巷道顶板、巷道两肩和侧帮变形的联动结构。该组合式桁架结构，不仅可以改变巷道围岩的受力状态，而且还可以有效地限制巷道顶板的变形，并将顶板的变形传递到巷道两侧。同时，锚杆桁架结构对控制垂直节理的作用非常明显。锚杆桁架系统力的作用如。

　　3.2锚杆桁架支护在曹庄煤矿的应用可行性分析由于9煤层已经开采完毕，102煤层距离9煤层采空区只有2m.顶板控制的关键是：组合梁：根据组合梁理论，采用高强度高预应的11煤层和a5m的粉砂岩组成一个完整的组合梁，以提高该组合岩层的自承载能力。

　　悬吊：由于9煤层采空区与12煤层之间的层间距只有20m左右，长锚杆和锚索悬吊，在此特殊地质条件下是不可能实现的。

　　因此，为悬吊和限制此2m厚的组合梁，采用JMM组合桁架结构是好的选择之一，JMM组合式桁架结构，是一种控制巷道顶板、巷道两肩和侧帮变形的联动结构，该组合式桁架结构，不仅可以改变巷道围岩的受力状态，而且还可以有效地限制巷道顶板的变形，并将顶板的变形传递到巷道两侧。

　　4支护方案与支护参数设计41支护方案10804运中巷的断面为斜矩形，巷道宽2巷道中线高2m.巷道顶板采用锚杆桁架、金属方格网、平钢带组合支护；两帮采用普通螺纹钢锚杆支护。在构造异常、不稳定块段及巷道交叉点处，适当加密锚杆。

　　42支护参数设计421设计方法采用大型有限元计算软件ANSYS，对不同预应力锚杆支护条件下的围岩进行数值模拟，获取优支护方案。利用库仑准则作为判定围岩破坏的依据，同时结合工程经验进行综合分析，确定支护参数。

　　422锚杆长度的确定为了确定巷道顶板锚杆长度，莫尔库伦安全系数法是确定巷道围岩破坏范围的常用方法，莫尔库伦安全系数评价公式为：顶板是稳定的，不需要加固；对于两帮，当1.0时，认为两帮是稳定的，不需要加固W.根据ANSYS模拟计算的结果，利用莫尔库伦安全系数评价公式得到，在顶板线上方1.5m以上的SF值大于1.5，即为稳定岩层。由于考虑到9煤层采空区与102煤层之间的顶板岩层厚度只有2.0m，大锚杆长度，不应大于9煤层和102煤层的层间距。根据此限制，锚杆长度选择为1.8m.锚杆预应力的确定：锚杆桁架支护是一种主动支护方式，适宜的预应力是发挥锚杆支护效能的关键。有效的预应力应该取得下述支护效果：顶板岩层中无离层产生；顶板岩层中的拉应力区和拉应力值应该尽量小。

　　为了获得佳的预应力值，通过改变锚杆和桁架系统的安装应力，进行支护设计参数的优化计算，确定锚杆安装的预应力值为6t，钢较线的预应力值为8t.顶板锚杆直径的确定：依据锚杆安装应力计算结果，锚杆的安装应力不应大于锚杆抗拉强度的50因此锚杆的小承载能力应为12t.所选定的顶板支护系统，至少应该满足顶板垂直静载荷的需要。经计算，小静载荷为7t，考虑1.5的安全系数，锚杆的小承载能力为要求锚杆安装应力不小于锚杆抗拉强度的50所以锚杆的小抗拉强度应该为12t.根据上述计算结果，锚杆直径选用20mm.由于10804运中巷的围岩条件比较差，且受到9煤层开采的影响，顶板很破碎，因此选用锚杆的杆材要求强度高、增阻快，且要具有良好的延伸性。

　　同时，桁架的水平钢较线因要承受较高的预应力，起到将顶板岩体形成一个整体的作用，同样要求具有足够的强度。锚杆和钢较线的强度和结构，直接影响锚固范围内围岩强度的强化强度和锚杆对围岩的支护阻力，从而影响锚杆作用范围内围岩的承载能力和锚杆的支护效果。据此，采用美国捷马（济宁）矿山支护设备制造有限公司生产的JMM桁架结构，能满足要求。曹庄煤矿102煤层10804运中巷选用的扭矩应力锚杆和钢较线的力学参数如表1.类别直径（mm）屈服强度（t）抗拉强度（t）扭矩应力锚杆201620钢铰线15.24一内摩擦角；3一小主应力，MPa；表1锚杆。钢铰线力学实验数据4结论本文从强度和变形两个方面，分析了围岩稳定性的校核方法，所建立的稳定性校核准则，在处理目前深立井基岩段快速施工方面，具有十分重要的理论作用，对临时支护的取舍、井壁支护预留空间尺寸的确定，均具有重要作用。