綜采面收尾過程中的錨桿支護探討

徐興思

（大同煤礦集團有限責任公司云岡礦，山西大同 037003）

1 支護方案設計

以戊一22070工作面為例進行分析，戊一22070工作面位于六礦采取東翼下部，開采煤層是戊8煤層，煤層厚度是0.5～2.8 m，走向是115～126，傾向是25～36，傾斜角是8°～12°，傾斜長是160 m，走向長700 m，煤礦可開采量達到33.6萬t。直接頂是粉砂巖互層和砂質泥巖，厚度是3.6～7.0 m；偽頂是炭質泥巖，厚度為0.1～0.6 m，容易掉落；直接底是粉砂巖，厚度是3.2～8.5 m；老頂是灰白色細砂巖，厚度是1.7～4.3 m；老頂級別為二級，直接頂類別為Ⅱ類，老頂初次壓步距是20 m，周期壓步距是10～15 m，直接頂初次垮落步距是10～15 m。戊一22070工作面是一次采全高，采用設備包括SZZ一764/160橋式轉載機、JG3200-1.4／2.6掩護式液壓支架、4MG一200采煤機以及SGZ一630／220雙中鏈框架式刮板輸送機等。原設計方案和新設計方案如下。

1.1 原木棚支護方案設計

第一，鋪金屬網。采面距離停采線12 m時開始鋪金屬網。金屬網的長是10 m，寬是1.2 m，網孔是40 ram×40 ram。第一次鋪金屬網時，將一根170 m長的鋼絲作為引繩，在擋煤板上展開金屬網，沿著傾斜方向聯網，聯網之后，再依次降架，將網和引繩放在支架前梁上，再正常聯網，一直到停采位置[1]。

第二，鋼絲繩采用25.2 mm或者22.2 mm強度的舊鋼絲繩，每根鋼絲繩長170 m，鋪到第三排網時，再依次上鋼絲繩，將鋼絲繩放在金屬網上，上下拉緊，在鋼絲繩兩端預留5 m，將其固定在兩巷頂板錨盤上，鋼絲繩的間距是0.6 m，直到停采位置。

第三，做出架空間。出架空間的高為2.0 m，寬為1.8 m，再配置200 mm×180 mm×2 600 mm的方木梁和200 mm×2 000 mm的圓木腿。

1.2 錨桿支護方案

第一，頂板錨桿。錨桿長度計算公式是：L-L1+B+L2，為了保證安全，可以適當延長錨桿長度。式中：L表示錨桿外露長度，取100 mm；L1表示錨桿伸入穩(wěn)定巖層的長度，取400 mm；B表示頂板巖層的松動范圍，經計算得出，B為1 500 mm。錨桿。選擇直徑為20 mm的螺紋鋼錨桿，滿足桿尾螺紋鋼是M16，材質是A3鋼。極限強度達到380 MPa，破斷載荷是76.4 kN，屈服強度達到240 MPa，將樹脂藥包作為錨固。錨桿間排距綜合分析各種因素，并根據以往經驗，確定合理的錨桿間排距，得出間排距是750 mm×700 mm（如圖1），再考核計算各種參數。頂板巖石重量Q是17.64 kN。安全系數K計算公式是：Q/q-36/17.6-2.8。其中Q表示錨桿設計錨固力，取36 kN；q表示每根錨桿承擔的松動巖石重量；K表示安全系數。

圖1 錨網支護技術示意圖

第二，幫錨桿。由于綜采面收尾中出架空間的使用周期比較短，所以可以選擇直徑為40 mm管縫錨桿為外幫錨桿，其間排距是800 mm×800 mm，長度是1 800 mm。錨桿的錨固力是15 kN，高于煤幫側壓的14 kN。

第三，鋼絲繩和金屬網。在綜采收尾工藝中，金屬網的作用是托頂、防止破碎頂板冒落；鋼絲繩的作用是托金屬網、防止頂板冒落和金屬網損壞，當撤回綜采支架后，安上頂柱，保證其具備通風斷面。因此，在綜采收尾工藝中，按照原支護形式使用鋼絲繩和金屬網[2]。

第四，大抹角支護工藝。大抹角是綜采工作面支架撤回的轉彎通道，大抹角支護工藝使用錨網和錨桿支護，錨桿間排距和采面基本支護一致，但是由于此處斷面比較大，為了保證安全，應該在錨網支護下設置“一梁兩柱”金屬鋼梁棚子支護。

2 綜采面收尾回撤方法

采煤設備回撤順序是：采煤機組-刮板運輸機-綜采液壓支架，直到停采線后，將采煤機停放在上缺口，切斷電源并拆掉負荷線，再拆采煤機。在拆采煤機時，正確起吊支架頂梁和錨桿。使用導鏈，再配合一些輔助工具，將頂梁和錨桿解體，并裝車移送到外面。在拆除采煤機組時，先解開刮板輸送機大鏈，切斷電源并拆掉負荷線，再拆除減速器、溜槽、電機以及擋煤板。拆除溜槽之后，在綜采工作面上鋪滑道，滑道位于支架和煤幫的中間，再撤離支架拆除滑道，并將其外運。由上可知，綜采支架回撤是綜采面回撤的最后工序，由于存在冒頂工作面，容易造成工作面無風、微風等問題，因此，需要考慮綜頂板控制問題。

3 施工工藝要求

第一，在做出架空間之前，應該將綜采面拉直，將支架調順，采高適中，保證初撐力達到規(guī)定的標準；第二，通過采煤機割最后三刀做出架空間，每割半刀停機，設置臨時支護后，打錨桿眼。錨桿施工工藝如下：落煤-推溜-臨時支護-打錨桿眼-安裝錨桿-鋪網-檢測錨桿質量-移動錨桿機-下一個循環(huán)；第三，幫錨使用煤電鉆打眼，頂板錨桿施工工具使用ZY-24系列的雙級氣腿風鉆；第四，在打眼之前，先確定眼位，按照支架定位眼位，每個支架打眼兩行；第五，錨桿安裝工序包括插入錨桿、緊固螺母、攪拌藥卷以及裝錨固劑，保證錨桿構件、錨桿孔和藥卷的質量，將藥卷攪拌時間控制在30 s以內，保證藥卷攪拌的持續(xù)性；第六，將頂距控制在1 200 mm以內，在2小時內完成錨桿安裝工作，做好臨時支護；第七，固緊錨桿，加工力矩扳手，及時安裝錨桿，充分發(fā)揮支護效用。

4 質量要求

保證頂錨桿固力不低于45 kN；凈寬誤差控制在150 mm以內，當末排錨桿與煤壁的距離超過350 mm時，需要補打錨桿；錨桿、托板和施工質量桿體固定，不得松動；鋪網，平整鋪網，搭接長度低于100 mm；錨桿和頂板巖面的角度大于80°；將錨桿孔深誤差控制在0～50 mm范圍內；將頂板錨桿間排距誤差控制在0～80 mm內，將幫錨桿間排距誤差控制在0～20 mm范圍內，巖壁和錨桿外端之間的距離是80 mm，誤差不能超過20 mm；幫錨桿錨固力大于15 kN[3]。

5 管理辦法

第一，頂板管理。進行錨桿支護收尾，實時觀測工作面，尤其是壓力異常和頂板破碎部位，設置錨索支護，對頂板管理實施有效控制。在拆除綜采支架、進行錨桿支護收尾時，有效避免頂板壓力大、串板收尾出現問題、頂板下沉、采面跨度大、采面冒頂等問題，減少了采面維護。同時，嚴格按照操作程序執(zhí)行，不能隨意更改潤滑時間。全面檢查機械設備，不能出現輕檢修、重進尺的問題。

第二，員工素質。加強職工培訓，科學組織勞動。各工序保質保量、按時完成，加強各工序的聯系，堅持正規(guī)循環(huán)作業(yè)；最大限度進行多種工種作業(yè)；加強施工管理，實施工種崗位制。在巷道快速掘進過程中，掘進司機的專業(yè)技能水平直接影響著巷道掘進質量和掘進速度，對其經濟效益影響較大。機電工的專業(yè)技能水平是機械設備能否穩(wěn)定運行的關鍵。因此，需要提高員工的素質。主要從以下方面努力：降低職工勞動強度，不斷改善作業(yè)環(huán)境；做到一次成巷，提高工程質量；保證斷面輪廓齊整，減少超挖，節(jié)約支護材料，提高巷道穩(wěn)定性；探索和創(chuàng)新大斷面巖巷快速掘進工藝和管理方法，為巷道掘進提供可靠的依據。實施專門培訓，提高職工的專業(yè)素質。

6 總結

綜上所述，錨桿支護技術在綜采面收尾中的應用是錨桿支護技術的一次創(chuàng)新，具有重要的應用價值。與原木棚支護工藝相比，錨桿支護技術的安全性更高。在綜采工作面收尾期間，頂板易控制，支架斷面間距??；在支架回撤期間，高度高于木棚支護，避免出現壓死支架現象，有利于提高生產的安全性?？傊捎缅^桿支護技術，有助于改善支架回撤的作業(yè)環(huán)境和安全狀況。

［1］靳職鵬.煤礦巷道影響錨桿支護質量的因素［J］.科技與企業(yè)，2013，11（19）：187-188.

［2］張道兵，朱川曲，楊小禮，等.基于最大熵原理的多失效模式下煤巷錨桿支護結構體系可靠度模型［J］.系統工程理論與實踐，2014，34（2）：399-400.

［3］徐前衛(wèi)，朱合華，丁文其，等.軟弱隧道圍巖錨桿支護效應的落門試驗研究［J］.現代隧道技術，2014，51（5）：108-109.