復合頂板支護目前仍是新汶礦業（集團）公司推廣應用煤巷支護的技術難點之一。翟鎮煤礦以往在復合頂板煤巷掘進過程中使用錨桿支護時曾發生過冒頂，在一定程度上影響了煤巷錨桿支護在全礦的推廣。為了促進錨桿支護在全礦的應用，對3401西運輸巷進行了復合頂板煤巷錨桿支護技術試驗研究，并取得了成功。
1、試驗巷道的技術條件
3401西運輸巷沿4煤頂板掘進，鉆眼爆破法施工，巷道凈高2.4m，凈寬3. 2m,埋深H＝380-410m，走向700m。．位于3202W面下方，掘進過程中將受到3202W面采動壓力影響。4煤厚2.8-3.0m，傾角8º，硬度f=1.5-2，與上部2煤層間距14～15m；直接頂為深灰色泥質粉砂巖，厚1.2～2. 2m，巖石抗壓強度22－45MPa，層理發達，裂隙一般，局部夾4煤上1，其上為0.4-0.8m厚的4煤上2，再上為深灰色粉砂巖，厚2. 5-4. 2m；老頂為灰白色中砂巖，厚4. 0m，巖石硬度f＝5-6；底板上部為黑色泥巖，厚0. 25m，其下為0. 5m厚的粉砂巖，再下為1. 0-2. 0m中細砂巖。詳見煤層綜柱狀圖1。

2、錨桿、錨索聯合支護的支護機理
復合頂板支護的難度，在于軟夾層（煤線、泥巖）地質弱面的存在，導致上、下層面間的結合力低，普通錨桿無法將其包納入錨固范圍之內，承載能力有限，而且軟弱夾層本身的松動膨脹也會對下位巖層形成較大的垂直載荷，易導致頂板垮落。特別是3401W運輸巷位于正在開采的3202W面的下方，承受地壓和采動壓力的雙重作用，必須采取一定補強措施，才能確保施工安全。
應用“錨帶網＋錨索”聯合支護方式可以克服單純錨桿（錨帶網）支護的弊病。“錨帶網”可以發揮擠壓加固作用，促使錨固范圍之內的巖石形成能承受一定載荷的整體結構，維護錨桿長度范圍內的頂板，保持整體性，一定程度上阻止上部圍巖的松動與變形。考慮到頂板中等穩定的特性，采用W鋼帶配合金屬菱形網來維護頂板。錨索則錨固在上部穩定的老頂巖層之中，發揮其懸吊作用，將潛在的垮落范圍之內的頂板巖層懸吊于完整堅固的老頂巖體上，由錨索來承擔垮落范圍之內的巖層所受的垂直載荷，防止頂板巖層離層。
3、支護參數設計
3.1錨帶網支護參數設計
錨帶網的作用在于維護巷道頂板及兩幫煤壁的完整性。因此，按照加固拱原理和松動圈理論，進行各參數計算，最終設計的錨帶網支護參數為：頂錨桿選用長1. 8m、Ф18全螺紋錨桿，間距0.85m，排距0.7m，采用2個Z2335樹脂藥卷實現加長錨；幫錨桿采用長1.8m, Ф18車絲螺紋鋼錨桿，排距0.7m，上幫間距0. 7m，下幫間距0. 8m，采用1個Z2835型樹脂藥卷：鋼帶為BHWZ50—800×2×3200型。
3.2錨索參數設計
根據煤層頂、底板的實際情況，為保證錨索提供足夠的懸吊能力，將錨索錨固于砂巖老頂中，錨索在老頂的錨固長度取1.0m，因此將錨索的總長度設定為6m。上覆巖層潛在垮落范圍內直接頂巖層的自重荷載為：
W=S•γ•D排
式中 S—潛在破壞范圍的面積，

h'－潛在冒高，h'＝1. 5B=4. 8；
B－巷道寬度，取3. 2m；
γ－巖體的容重，取24kN/m³；
D排一錨索的排距，按2排錨桿布置1根錨索設計，取1. 4m。
故 W= 241.9kN
錨索的懸吊能力P為：P=P1＞W
P1為錨索的破斷載荷，P1＝260kN
3401西運輸巷錨桿＋錨索支護總體布置參見圖2。

4、巷道礦壓觀測研究
為了驗證錨桿和錨索聯合支護對復合頂板煤巷維護的可靠性，在掘進的同時對巷道進行了表面位移、頂板離層等綜合礦壓觀測。為調整、優化支護參數提供了依據。
4.1礦壓觀測結果
（1）表面位移量觀測。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ測站頂板和兩幫變形與時間關系曲線參見圖3。

（2）錨桿受力觀測。頂部和幫部錨桿受力與時間關系曲線參見圖4。

（3）錨索受力觀測。錨索受力與時間關系曲線如圖5所示。

4.2觀測結果分析
（1）錨桿支護效果
對表面位移觀測的結果為Ⅱ測站因受采動影響，所以變形量較大，其中頂板下沉175mm，兩幫移近218mm和102mm，在巷道掘出約15d后，基本趨于穩定，說明此種支護基本合理．從觀測到的錨桿受力情況看，都發揮了積極作用，以人工設置改善提高了圍巖整體性能，促使圍巖形成組合梁、加固拱，以圍巖自身的穩定性去承受地壓。這是一種積極主動的方式，也是其與架棚的根本區別，從效果看，也優于架棚。隨著采面的推進，對位于架棚段的I號測站進行了觀測，雖然在800mm棚距的基礎上又加了棚，使棚距達到400mm,但頂板下沉量仍達到372mm，兩幫移近459mm，部分架棚段已發生頂板冒落，棚梁壓彎，棚腿變形蹬出，片幫加劇，采用錨桿支護，即使在經受采動壓力和側向支承壓力煤柱壓力聯合作用下，頂、幫仍具有較高的強度抵抗外力，保持自穩，當受采動影響時，頂錨桿承受了100kN左右的力，幫錨桿承受了80kN左右的力。有效阻止了錨桿錨固范圍的頂板離層和煤壁片幫。通過測力錨桿，還分別獲得了錨桿所承受的徑向力和軸向力，錨桿提供的軸向力增加了頂板各巖層間的摩擦力，阻止了層間的離層錨動，錨桿徑向力表明錨桿本身有一定抗剪切能力，提高了頂板抵抗外力維持穩定的能力。
（2）錨索支護效果
錨索在整個支護體系中，也發揮了重要作用。Ⅱ測站的錨索力最大達到160kN，這表明錨索已承擔來自上覆巖層的載荷。錨索附近的雙高度離層指示儀讀數為18mm，已進入警戒范圍。說明由于4煤上分層等地質弱面的存在，錨桿錨固范圍的巖層已同上部穩定巖層發生離層，這種離層下沉若不能有效控制，必須會發展成冒落，錨索的作用正是在離層巖層與上部老頂間建立聯系，阻止直接頂下沉，維護上覆巖層的整體結構。在本次試驗之前，也曾在此條巷道中進行過錨網支護試驗，隨著時間的延長和采面的推進，其頂板下沉量最大達300mm以上，為確保安全，又對其部分地段進行架棚，即使如此，頂板仍不斷下沉。本次試驗，采取錨索支護做為補強措施，Ⅲ、Ⅳ測站的錨索受力穩定，只在很小的幅度內波動；頂板離層值亦不大，都控制在安全范圍內．說明錨索作為一種主動支護，能平衡潛在垮落范圍內巖層所受載荷，阻止其垮落，進一步增加了圍巖的承載能力。
5評價
試驗是成功的，聯合支護的突出優點表現在降低了勞動強度，提高了效率；巷道維護效果好，后續工程量減少；節省大量材料，節支降耗效果顯著，安全可靠性大。