沿空掘進中錨網支護工藝技術研究

阿守權 吳軍毅

(陜西省寶雞市北馬坊煤業(yè)公司,陜西寶雞 721500)

沿空掘進中錨網支護工藝技術研究

阿守權 吳軍毅

(陜西省寶雞市北馬坊煤業(yè)公司,陜西寶雞 721500)

隨著礦井采煤工作面推進速度持續(xù)提高,使得采掘接續(xù)緊張,沿空掘進面臨頂底板壓力大,量巷礦壓顯現明顯的難題,寶雞北馬坊礦井2134綜放工作面下順槽在沿空掘進過程中采用新式的錨網支護工藝,取得了非常良好的安全和經濟效果。

沿空掘進 錨網支護 礦壓

寶雞北馬坊礦井設計年生產能力為21萬噸，由于井田內地質構造比較復雜，開采時間較長，而礦井采煤工作面的推進速度不斷加快，逐步凸顯出礦井生產接續(xù)的壓力，為保證礦井的正常的生產接續(xù)，礦區(qū)因此開始施工沿空掘進的巷道。與此同時，兩巷礦壓顯現明顯，礦區(qū)內出現孤島工作面，在沿空掘進過程中，巷道頂板、兩幫及底板變形量較大，給回采帶來了一定難度。礦區(qū)通過改進錨網聯(lián)合支護工藝，有效控制了孤島工作面沿空掘巷方式下施工巷道的礦壓顯現，給工作面的安全順利回采創(chuàng)造了條件。

1 工作面概況

北馬坊礦井2134綜放工作面位于寶雞北馬坊礦井西二采區(qū)。其下順槽為沿空掘巷道，底板為泥巖和細砂巖，直接頂板為粉砂巖。同時，在開拓巷道和采空側工作面殘余壓力的雙重作用下，巷道周邊圍巖應力集中程度較高，造成圍巖變形量增加，塑性范圍變大，礦壓顯現明顯。一方面，巷道先從兩幫和底角開始破壞，兩幫內擠，底鼓和頂板下沉是巷道破壞的主要形式;另一方面，巷道采空區(qū)一側的位移量與兩幫的位移量大于實體煤一側及頂底板的位移量。[1]

2 機巷支護參數情況

北馬坊礦井掘進巷道均采用了錨網聯(lián)合支護，按照以往的巷道支護施工經驗及錨桿懸吊理論的計算，沿空掘進的巷道采用上凈寬為4.0m，下凈寬為4.6m的梯形斷面，巷道高度控制在3.2m左右，頂部錨桿規(guī)格為φ20×2200mm，錨桿間排距為750×800mm，幫部錨桿規(guī)格為φ16×2000mm，幫間排距為700×800mm。金屬網網格為100×100mm，采用直徑4mm的鋼筋焊制而成，并用錨桿壓茬搭接，用12#鐵絲雙股聯(lián)網。鋼帶為直徑10mm的鋼筋焊制成的梯子狀鋼帶，鋼帶之間搭接長度為100～200mm。錨索采用直徑15.2mm、長6300mm的鋼絞線，錨索間排距為1600×2400mm，使用錨固劑錨固后，兩排均勻布置在巷道中心線兩側各800mm的位置，每根錨索各使用一塊鋼板制作的錨索托板。當頂板破碎或過斷層帶時，采用架工字鋼梯形棚支護，跟頂施工。

3 巷道加固措施

加固現有沿空掘進巷道錨網聯(lián)合支護的具體措施有：[2]

(1)將沿空掘進巷道梯形斷面上凈寬增加到4.4m，下凈寬增加為5.0m，巷道高度控制在3.5m左右，此時，即便發(fā)生同樣的巷道變形等情況，由于加大了沿空掘進巷道斷面，依然能夠滿足工作面回采的需要。

(2)利用普通鋼帶兩側的兩個錨桿專用孔將普通鋼帶連在一起制成特制的滑槽鋼帶。在打注錨桿時，將錨桿置于滑槽內側。這樣即使巷道變形造成鋼帶彎曲，滑槽內錨桿主要受力依然是拉拔力，由于錨桿的抗拉強度遠大于抗剪切力的強度，因此，滑槽鋼帶能夠有效的增加錨桿的支護強度，防止錨桿斷裂，加固和維持圍巖穩(wěn)定。

(3)巷道沿空掘進期間，沿空側巷幫內擠特別嚴重。在巷道兩幫使用規(guī)格為2.5m×0.06m鋼筋梯加錨桿聯(lián)合支護的支護方式，將鋼筋梯上部置于頂部右肩窩錨桿處鋼帶下方，并在鋼筋梯下方放置一個錨桿盤，最后打注頂部右肩窩錨桿，將鋼帶、鋼筋梯、錨桿盤連為一體;鋼筋梯下部依次順鋼帶、右?guī)蛷澢?，然后將幫部上方三棵錨桿依次打在鋼筋梯內。使頂部及幫部共計四棵錨桿、錨桿盤壓緊鋼筋梯。錨桿、片網、鋼帶和鋼筋梯聯(lián)合支護方式，將幫部與頂部煤體連為一個整體，加強了四周煤體的完整性、穩(wěn)定性，充分發(fā)揮了整體煤層自身的支撐作用。有效的控制四周煤體變形。

4 施工工藝要求

(1)錨桿與煤、巖面的夾角要盡可能垂直于煤、巖面。同時，不能順層打錨桿，幫部肩窩及底部錨桿應向上下傾15°左右，頂部兩肩窩的兩根錨桿應向兩邊傾15°左右。

(2)幫部錨桿錨固力應大于60kN，頂部錨桿錨固力至少需要100kN，錨索錨固力應大于120kN。并嚴格控制錨桿鉆孔深度和間排距，錨桿外露長度一般約20～50mm。

(3)錨桿托板、鋼帶及網均應緊壓鋼帶緊貼煤、巖面，不能填充矸石或半圓木等其它物料在托板與巖面之間。無論幫部局部超挖還是片幫時，錨桿也要貼幫安設、掛網、壓鋼帶，再掛一層鋼筋網進行造型。

(4)錨索外露長度應在150～350mm范圍內，嚴格控制錨索間排距誤差，在大斷面硐室、頂板破碎帶及斷層前后等處錨索應適當加密。

(5)鋼帶之間搭接部位應正好位于錨桿眼位置處，且搭接長度100～200mm范圍內，并使用錨桿固定。鋼筋網之間須壓茬搭接，搭接長度為50～150mm，金屬網搭接處每300mm均用14#以上的鐵絲聯(lián)網一道。

5 巷道礦壓觀測

隨著巷道不斷掘進，北馬坊礦井礦壓監(jiān)測系統(tǒng)也不斷完善，并通過安裝設置頂板離層指示儀及時掌握巷道變形及礦壓顯現情況。監(jiān)測數據表明，大部分地段頂板離層被控制在30mm范圍內。

采用普通鋼帶配合錨桿、網片錨索進行聯(lián)合支護的傳統(tǒng)支護工藝在采掘過程中具有工序簡單、安裝快速方便等優(yōu)點，在短期內對提高掘進速度和支護強度效果較好，而改進后的錨網支護工藝盡管施工工序較為繁瑣，掘進速度較慢，但長期支護效果較好。特別是采煤工作面回采過程中，由于改進后的新型錨網支護工藝有效的防止了頂底板壓力產生嚴重變形、錨桿斷裂等現象發(fā)生，為今后采煤工作面的回采施工奠定了基礎，同時保障了礦井的安全生產。[3]

6 結語

通過改進寶雞北馬坊礦井錨網聯(lián)合支護工藝表明，新型錨網聯(lián)合支護工藝可以有效控制孤島工作面沿空掘巷方式下施工巷道的礦壓顯現，減小了巷道的變形程度，為工作面的安全回采創(chuàng)造有利條件。

[1]李學華.綜放沿空掘巷圍巖大小結構穩(wěn)定性的研究[D].徐州：中國礦業(yè)大學,2000年.

[2]錢鳴高,石平五,礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社,2003年.

[3]王金華.我國煤巷錨桿支護技術的新發(fā)展[J].煤炭學報,2007年02期.

阿守權(1976.12.27-),男,陜西寶雞人,大專,助理工程師,主要從事礦山采掘技術工作,專業(yè)：煤礦開采技術;

吳軍毅(1973.08.25-),男,陜西寶雞人,大專,助理工程師,主要從事礦山采掘技術工作,專業(yè)：煤礦開采技術。