煤巷快速掘進(jìn)錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)實(shí)踐與分析①

摘 要：針對七一新發(fā)煤業(yè)公司北翼五采區(qū)專用回風(fēng)巷采用煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)后，原有支護(hù)方式已不能滿生產(chǎn)需要的情況，提出了適宜該礦具體地質(zhì)條件的煤巷快速掘進(jìn)錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)，并通過現(xiàn)場實(shí)踐和支護(hù)效果監(jiān)測分析，充分肯定了錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在控制巷道圍巖變形，保證礦井正常安全生產(chǎn)，提高了煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：快速掘進(jìn) 錨網(wǎng)索支護(hù) 圍巖變形

中圖分類號：TD82 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（a）-0061-02

1 工程概述

在煤礦企業(yè)生產(chǎn)中，煤礦巷道實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)是煤礦企業(yè)保持穩(wěn)定高產(chǎn)高效的基礎(chǔ)，但巷道支護(hù)技術(shù)日益成為影響煤礦煤巷掘進(jìn)速度的重要因素之一。近年來錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展，大大增強(qiáng)了煤礦巷道支護(hù)效果，提高了煤礦巷道的掘進(jìn)速度，降低了工人勞動強(qiáng)度，為煤礦企業(yè)擴(kuò)大產(chǎn)能、提高效益具有重大意義[1]。

七一新發(fā)煤業(yè)公司北翼五采區(qū)專用回風(fēng)巷改炮掘?yàn)榫C掘機(jī)掘進(jìn)后巷道掘進(jìn)速度得到很大提高，迫切需要對原來已不適用的支護(hù)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。五采區(qū)專用回風(fēng)巷設(shè)計(jì)原長度1180 m，所采煤層為山西組3#煤層，3#煤層于本區(qū)域分為上、下兩層，本工作面沿3#上層煤頂板掘進(jìn)，3#上煤層平均厚度為2.0 m，平均傾角7°，不易跨落，煤層層理分明，節(jié)理發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層直接頂板為砂質(zhì)泥巖、細(xì)質(zhì)砂巖，底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖。

2 快速掘進(jìn)影響因素分析

由于該礦北翼五采區(qū)專用回風(fēng)巷采用綜掘機(jī)掘進(jìn)，掘進(jìn)速度大大提高，經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)地調(diào)研和與該礦工程技術(shù)人員溝通，分析認(rèn)為該礦原有支護(hù)方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)在掘進(jìn)速度，另外考慮該巷道所處的不利地質(zhì)條件，必須提出更加適宜的支護(hù)方案。經(jīng)分析，影響的因素主要包括以下幾點(diǎn)[2]。

（1）地質(zhì)條件特殊，加劇了巷道圍巖的支護(hù)難度。北翼五采區(qū)專用回風(fēng)巷在掘進(jìn)中破底板巖層掘進(jìn)，煤層含若干層夾矸，煤質(zhì)較脆。煤層直接頂板為砂質(zhì)泥巖、細(xì)質(zhì)砂巖，節(jié)理發(fā)育，不易垮落；底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖，巖石較頂板巖石較軟，巷道采用快速掘進(jìn)技術(shù)后再低盈利的影響下礦壓顯現(xiàn)較為復(fù)雜，底板鼓起量較大，對巷道的支護(hù)效果要求較高。

（2）巷道快速掘進(jìn)擾動加劇了巷道圍巖的破壞。北翼五采區(qū)專用回風(fēng)巷采用綜掘機(jī)掘進(jìn)后，在一定程度上改善了原有炮掘方式對周圍巷道圍巖的劇烈擾動，但巷道圍巖仍不可避免會受到掘進(jìn)的擾動影響，巷道掘進(jìn)擾動會進(jìn)一步弱化圍巖巖性，加劇巷道圍巖的破壞，從而增加了支護(hù)的難度。

（3）原有支護(hù)方式不適宜。該礦原有支護(hù)方式不能有效抑止巷道圍巖的移動和變形，巷道圍巖受到擾動破壞后巷道斷面急劇減小，嚴(yán)重威脅礦井的正常安全生產(chǎn)。該礦使用的托盤參數(shù)不合理，尺寸偏小且厚度較薄，支護(hù)系統(tǒng)整體剛度偏小，并且由于錨索預(yù)緊力大于錨桿的預(yù)緊力，不及時進(jìn)行再次緊固導(dǎo)致錨桿的支護(hù)能力沒有有效發(fā)揮。

（4）工序混亂，施工組織不完善。由于種種原因該礦采用平行作業(yè)的方式并沒有強(qiáng)調(diào)工序間的相互配合，上道工序沒有為下道工序做好充分的準(zhǔn)備，導(dǎo)致多工序作業(yè)的配合較為混亂，施工組織不完善，做了很多不必要的重復(fù)工作，導(dǎo)致工作效率不高。

3 錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)設(shè)計(jì)

北翼五采區(qū)專用回風(fēng)巷為矩形斷面，毛斷面規(guī)格：寬4.7 m，高3.1 m，凈斷面規(guī)格為：寬4.5 m，高3 m。為了配合該巷道的快速掘進(jìn)作業(yè)，優(yōu)化巷道支護(hù)參數(shù)是一個主要措施，礦技術(shù)部門與有關(guān)專家經(jīng)過對現(xiàn)場進(jìn)行勘查論證，對原巷道支護(hù)參數(shù)作了科學(xué)調(diào)整，擬采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)技術(shù)[3]。初次支護(hù)均采用高強(qiáng)樹脂錨桿配合高強(qiáng)錨索的組合支護(hù)系統(tǒng)；永久支護(hù)在巷道掘進(jìn)成型后，進(jìn)行全斷面噴射混凝土支護(hù)，具體的支護(hù)斷面圖如下圖1所示。

3.1 頂板支護(hù)方式及參數(shù)

頂板具體的支護(hù)方式為錨桿間距800 mm，排距800 mm，每排布置6排錨桿；錨索的布置采用沿巷道布置二排錨索，每排錨索間距1.6 m，距幫1250 mm處分別打設(shè)一排的布置方式；頂板兩幫側(cè)的頂錨桿垂直于頂板向外偏10°，其余錨桿和錨索全部垂直頂板打設(shè)。

支護(hù)材料：錨桿為桿體為22#左旋螺紋鋼，桿尾螺紋M24，長2.4 m的錨桿；錨桿采用兩支樹脂藥卷加長錨固，一支規(guī)格為K2350；另一支規(guī)格為Z2350，鉆孔直徑為28mm，錨固長度為1270 mm；托盤采用尺寸為150×150×10 mm的高強(qiáng)度托盤；錨索為φ17.8 mm，長度7.5 m，1×7股高強(qiáng)度低松弛鋼絞線；錨索采用樹脂加長錨固，采用三支Z2350樹脂藥卷錨固，鉆孔直徑φ28 mm；錨索托盤采用300×300×16 mm高強(qiáng)球型托盤；護(hù)網(wǎng)采用規(guī)格為4000×1000 mm，網(wǎng)孔規(guī)格為50×50 mm的焊接鋼絲網(wǎng)片，相鄰網(wǎng)搭接100 mm，16#綁絲聯(lián)結(jié)，雙絲雙扣，每扣擰結(jié)圈數(shù)不少于3圈，聯(lián)結(jié)間距不大于200 mm；托梁采用Φ16 mm，長度4300 mm圓鋼焊接而成的梯子梁。

3.2 巷幫支護(hù)參數(shù)

巷道兩幫的支護(hù)方式為每幫4根，每排8根錨桿，間距800 mm，排距800 mm；錨桿角度為靠近頂板的巷幫錨桿安設(shè)角度為與水平方向呈+10°，距底板400 mm處的幫錨桿安設(shè)角度與水平方向呈-10°，其余錨桿水平布置。

支護(hù)材料：錨桿為桿體為22#左旋螺紋鋼，桿尾螺紋M24，長2.0 m的錨桿；錨桿采用兩支樹脂藥卷加長錨固，兩支規(guī)格為Z2350樹脂藥卷，鉆孔直徑為28 mm，錨固長度為1270 mm；托盤采用尺寸為150×150×10 mm的高強(qiáng)度托盤；護(hù)網(wǎng)采用規(guī)格為3000×1000 mm，網(wǎng)孔規(guī)格為50×50 mm的焊接鋼絲網(wǎng)片，相鄰網(wǎng)搭接100 mm，16#綁絲聯(lián)結(jié)，雙絲雙扣，每扣擰結(jié)圈數(shù)不少于3圈，聯(lián)結(jié)間距不大于200 mm；托梁采用Φ16 mm，長度2800 mm圓鋼焊接而成的梯子梁。

4 支護(hù)效果分析

為了有效監(jiān)控巷道圍巖變形破壞情況，特對北翼五采區(qū)專用回風(fēng)巷掘進(jìn)后一段時間的錨桿的拉拔試驗(yàn)和巷道圍巖變形情況的觀測。經(jīng)整理對比分析，該巷道采用錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)，并進(jìn)行噴漿封閉圍巖的支護(hù)措施后，巷道的圍巖變形控制在一定的范圍之內(nèi)。錨桿的拉力≥150 kN，錨索的拉力≥200 kN；巷道頂?shù)装迤骄冃瘟靠刂圃?0 mm以下，巷道兩幫平均變形量控制在25 mm以下，巷道沒有明顯的噴體開裂、圍巖變形嚴(yán)重現(xiàn)象，整體支護(hù)效果較好，達(dá)到了預(yù)期的效果。

5 結(jié)論

（1）北翼五采區(qū)專用回風(fēng)巷采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)適應(yīng)了巷道的快速掘進(jìn)，有效地控制了巷道的圍巖變形，說明錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)在控制快速掘進(jìn)煤巷的圍巖變形取得了良好的效果，保證了礦井的安全高效生產(chǎn)。

（2）強(qiáng)調(diào)工序配合，完善生產(chǎn)組織非常必要。強(qiáng)調(diào)工序間的相互配合，通過科學(xué)的勞動組織可以大大提高工作效率，而且能夠保證巷道的施工質(zhì)量，提高巷道支護(hù)的可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]胡志云.煤巷錨桿支護(hù)快速掘進(jìn)技術(shù)分析[J].科技與企業(yè)，2012（17）.

[2]侯朝炯，郭勵生，勾攀峰.煤巷錨桿支護(hù)[M].北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999.

[3]吳鐘干.優(yōu)化支護(hù)方式實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)[J].煤炭技術(shù)，2010（11）：68-69.