煤礦綜采面錨網(wǎng)索聯(lián)合支護實踐分析

王志申

【摘要】綜采工作面切眼多具有斷面面積大、跨度大等特點，支護難度較大。本文以工程實踐為背景，介紹了綜采面錨網(wǎng)索聯(lián)合支護的經(jīng)驗。具有一定的推廣價值。

【關(guān)鍵詞】綜采；開切眼；支護技術(shù)；錨網(wǎng)索

切眼是工作面用來安裝液壓支架、采煤機、刮板輸送機等設(shè)備的巷道，是工作面最先開始的地方，切眼支護狀況好壞將直接影響工作面能否安全回采。綜采工作面切眼為滿足大型設(shè)備的安裝需求，多具有斷面面積大、跨度大等特點，加之巷道兩幫為煤壁，支護難度加大，若支護措施不當(dāng)極易造成頂板彎曲下沉、冒漏頂、煤壁偏幫等問題，以上成為限制工作面正常回采的關(guān)鍵因素。下面就以工程實例為背景來探討開切眼的支護技術(shù)。

1. 工作面與切眼概況

1.1工作面概況。

（1）某礦的一個綜采工作面地面標(biāo)高+128～+165m，切眼標(biāo)高-210～-270m。工作面東西兩側(cè)均為采空區(qū)，北為未采掘新區(qū)，南為采區(qū)下山保護煤柱，工作面走向長1700m，傾斜長165m，煤層厚0.8～3.7m，平均2.6m，煤層結(jié)構(gòu)較簡單，傾角18°～ 27°，平均22°。2#煤層發(fā)育穩(wěn)定，塊狀，內(nèi)生裂隙發(fā)育，整體為單斜構(gòu)造。該切眼施工過程中遇到兩條1m斷層，斷層處煤巖傾角大，煤層頂板較破碎。

（2）在充分研究與分析了該礦巖層條件及錨桿技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，決定在該工作面大跨度綜采切眼試驗推廣錨網(wǎng)索支護。

1.2開切眼概況。根據(jù)ZZ4000/18/39 型掩護式液壓支架的高度：1800/3900mm，最大長度6505mm，為滿足綜采設(shè)備安裝和工作面回采切眼準(zhǔn)備的要求，同時考慮到通風(fēng)、行人等安全需要，開切眼設(shè)計為矩形斷面，沿煤頂施工，尺寸：寬× 高=7.0m×2.6m。該開切眼跨度大，埋深580m，采深大，屬于高應(yīng)力區(qū)；經(jīng)打鉆取芯探測：直接頂厚度，切眼上口為2.2m，切眼下口為8.8m，巷道頂板完整性差；煤層硬度大，裂隙極發(fā)育，煤層穩(wěn)定性差，施工坡度+21°，采用鉆爆法，輸送機跟頭運輸施工。故該切眼屬于大跨度、高地應(yīng)力不穩(wěn)定煤層，圍巖穩(wěn)定性控制問題，關(guān)鍵技術(shù)難度是大跨度切眼頂板的安全控制。

2. 支護設(shè)計

2.1大跨度切眼圍巖支護機理和穩(wěn)定性分析。該切眼寬7.0m、高2.6m，屬于跨度較大的巷道，現(xiàn)有的單一錨桿支護形式，難以保證巷道頂板不產(chǎn)生離層，因此，需要進一步加強支護，確保巷道圍巖發(fā)生較大變形，特別是頂板離層時，支護系統(tǒng)要安全可靠。目前，大多采用錨索支護技術(shù)，根據(jù)實驗表明，當(dāng)錨索作用范圍小于5m時，對中間部分巖體的作用已非常小，難以從根本上控制離層，因此，采用錨桿、梯子梁、錨索組合支護時，應(yīng)盡量使錨索長度大于5m，以加強對巷道的組合加固作用，在煤層大跨度上覆巖層形成較大的構(gòu)造應(yīng)力或松散壓力，采用一般錨桿支護或被動支護時難以承受荷載作用而易失穩(wěn)破壞，采用預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)，利用其長度優(yōu)勢可穿過圍巖松動圈或破碎帶達到深部穩(wěn)定圍巖中，加上施以較大的預(yù)應(yīng)力形成明顯的主動支護，使圍巖變形得到有效控制；長錨索與短錨桿相結(jié)合支護方式，實質(zhì)上是把短錨桿范圍內(nèi)的圍巖自承拱通過長錨索將其固定在較大的壓縮圈內(nèi)，并將力傳遞到圍巖深部的穩(wěn)定巖體內(nèi)，因此，能最大限度發(fā)揮圍巖自承作用，改善圍巖的受力狀態(tài)。

2.2施工方案。采用鉆眼爆破一次施工7.0m×2.6m。為保證煤體的完整，迎頭爆破采用“打淺眼、放小炮”，在兩幫預(yù)留200mm的煤體，刷幫采用鎬刨，防止造成支護結(jié)構(gòu)的整體破壞失穩(wěn)。迎頭錨桿跟頭，點柱和錨索距迎頭不超過2m。

2.3支護方案。

（1）采用高性能預(yù)應(yīng)力錨桿、鋼筋梯子梁、塑料網(wǎng)作為基本支護，預(yù)應(yīng)力錨索加強支護控制頂板；預(yù)應(yīng)力錨桿、塑料網(wǎng)、大木托板控制幫部圍巖。

（2）采用高預(yù)應(yīng)力錨桿加固切眼兩幫與頂板，使巷道表面圍巖形成整體，控制巷道基本變形。頂板錨桿必須適當(dāng)加長，幫部錨桿可適當(dāng)減短。

（3）采用單體液壓支柱配一面平木頭做為錨網(wǎng)索支護的有效補充，充分發(fā)揮單體液壓支柱及時支護、初撐力較高的特點，可有效控制頂板離層和底臌。

2.4有關(guān)參數(shù)設(shè)計切眼斷面錨桿、錨索具體支護參數(shù)如下：

（1）頂板采用11根等強預(yù)應(yīng)力錨桿加3.6m長 18的鋼筋梯子梁和塑鋼網(wǎng)聯(lián)合支護。錨桿規(guī)格M22L2200mm，加長錨固，每根錨桿采用2支Z2360 型藥卷，錨桿間排距700mm×700mm，錨固力不小于100KN，螺母擰緊力矩≥ 150N·m。

（2）煤幫采用5 根M16L1800mm鋼可拆卸錨桿，空幫采用5根M20L2000mm金屬螺紋鋼錨桿，兩幫配300mm×200mm×50mm木托板， 塑料網(wǎng)聯(lián)合支護， 錨桿間排距700mm×700mm，錨桿錨固力不小于90KN，螺母擰緊力矩≥ 150N·m，每根錨桿采用2 支Z2360 型樹脂藥卷錨固。

（3）頂板每排采用4根錨索（21.6mm，L=8000 ～ 10000mm）每根錨索采用1支K2360和2支Z2360樹脂藥卷錨固，錨入深度大于6000mm，間排距1.4m，錨索預(yù)緊力不小于150KN，錨固力不小于260KN。

（4）中間加3 排點柱，巷中1 排，巷中兩側(cè)各1.2m一排。支架安設(shè)過程中，單體液壓支柱順序撤除，即撤出點柱后立即安

裝支架。

3. 支護效果觀測

該綜采切眼斷面大，服務(wù)時間短，綜采支架安裝后，正常的礦壓觀測活動結(jié)束。自切眼掘進到支架安裝前，主要進行以下礦壓觀測：巷道表面位移觀測，錨桿拉拔力、初錨力檢測、錨索拉拔力、初錨力檢測、頂板離層監(jiān)測、單體液壓支柱的礦壓觀測等。

（1）頂板變形量：經(jīng)一段時間觀測，頂板深度最大變形量為18mm，淺部變形量12mm，基本上是巷道掘出3d內(nèi)頂板變形較大，以后變形量趨于減少。

（2）兩幫移近量：巷道兩幫移近從巷道掘出即發(fā)生，巷道掘出1 ～ 6d 兩幫移近和變形速度最大；最大變形量為50mm。

（3）頂?shù)装逡平浚和ㄟ^數(shù)據(jù)分析在切眼中部頂?shù)装逡平枯^大，主要表現(xiàn)為底板臌起，頂板下沉，頂?shù)装逡平孔畲?，中部?0mm，上部為50mm，下部為70mm。

（4）支護效果：從施工到安裝頂板未出現(xiàn)離層冒頂現(xiàn)象，兩幫未出現(xiàn)片幫及較大的位移，達到了理想的支護效果。

4. 結(jié)論

（1）“錨帶網(wǎng)索”聯(lián)合支護可以提供高強支護阻力，能有效限制圍巖塑性破壞區(qū)的發(fā)展，實現(xiàn)巷道圍巖的有效控制。

（2）該支護方案成功解決了實驗工作面切眼支護難題，并為類似工作面切眼支護提供有力的技術(shù)支持。

參考文獻

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[文章編號]1619-2737（2014）02-17-062endprint