錨網(wǎng)梁索聯(lián)合支護在開切眼掘進中的技術(shù)分析

劉俊寶

摘 要：傳統(tǒng)的綜采工作面開切眼支護方式采用木棚加金屬支柱聯(lián)合加強支護。該支護方式掘進速度慢，材料消耗大，配置人員多，勞動強度大，人工費用高。架設(shè)抬棚物料笨重，作業(yè)時具有一定的危險性。且制約安裝工作，作業(yè)人員有效利用空間小，作業(yè)安全性不高，在切眼內(nèi)進行回柱、回梁進行支架安裝時存在較大的安全隱患。不能有效抑制頂板離層和冒頂現(xiàn)象的發(fā)生。通過理論分析和現(xiàn)場生產(chǎn)實踐，總結(jié)闡述了錨桿、鋼筋托梁、金屬網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護技術(shù)在玉華煤礦綜采開切眼掘進中使用的優(yōu)越性和成功經(jīng)驗，充分肯定了此種支護技術(shù)的可行性和先進性。

關(guān)鍵詞：錨網(wǎng)梁索；聯(lián)合支護；技術(shù)

開切眼主要是綜放工作面安裝設(shè)備及初始支護的回采煤巷。隨采礦科學技術(shù)的發(fā)展，綜放工作面布置的采煤機、液壓支架、運輸?shù)仍O(shè)備向大功率，高效能轉(zhuǎn)型，且綜放工作面需要安裝前、后刮板輸送機，故與普通綜采工作面相比，切眼的凈寬由6.0～6.5m增加到8.0～8.5m。建礦以來，綜采放工作面開切眼一直沿用錨網(wǎng)梁配合單體液壓支柱、鉸接梁架棚支護方式，掘進速度慢，支護效果差，材料消耗大，配置人員多，工人勞動強度高，巷道維修量大，安裝工序繁雜。不安全隱患多，難以實現(xiàn)礦井安全、高效生產(chǎn)，造成礦井生產(chǎn)能力有限，生產(chǎn)潛力難以發(fā)揮。為了改變這種被動生產(chǎn)局面，適應(yīng)現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井生產(chǎn)的需要，我礦在2405綜放工作面探索采用了錨網(wǎng)梁索支護，并取得了成功經(jīng)驗。

1 礦井概況

玉華煤礦屬于陜煤銅川礦業(yè)公司的下屬煤礦，位于銅川市西北37km處，行政區(qū)劃隸屬銅川市印臺區(qū)金鎖關(guān)鎮(zhèn)管轄。礦井于1991年12月25日正式開工建設(shè)，2001年10月28日通過工程驗收進入試生產(chǎn)階段。2002年8月18日通過竣工驗收正式投產(chǎn)，設(shè)計生產(chǎn)能力150萬噸/年。經(jīng)改擴建后2013年礦井核定生產(chǎn)能力240萬噸/年。礦井含煤地層為中-下侏羅統(tǒng)延安組，主采4-2號煤層厚0～31.53m，平均厚10.0m，煤層傾角平緩，賦存較穩(wěn)定，井田內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造對煤礦生產(chǎn)影響較小。4-2號煤層頂板多為細砂巖、粉砂巖或砂質(zhì)泥巖，為中等堅實至極不堅實頂板；底板多為炭質(zhì)泥巖，為不堅實至極不堅實底板。底板在掘進過程中普遍發(fā)生過底鼓。

2 切眼布置參數(shù)和施工方案

2405綜放工作面開切眼設(shè)計為矩形斷面，根據(jù)綜采支架外觀尺寸確定切眼凈高度為2.9m，凈寬度8.3m，掘進斷面積為24.07㎡，切眼設(shè)計長度240m。采用EBZ-160型綜掘機掘進，分兩次成巷，掘進與支護順序作業(yè)，一次掘?qū)?.5m，待工作面通風系統(tǒng)形成后，將綜掘機退回，二次擴巷至開切眼設(shè)計寬度。配合運輸使用40T刮板輸送機二臺，搭接至運順SJ-80型膠帶輸送機出煤矸。

3 錨網(wǎng)梁索支護施工工藝及技術(shù)效果

3.1 一次切眼施工技術(shù)

一次切眼施工（老空側(cè)）凈斷面S13.5㎡，巷寬4.5m，巷高3.0m，錨網(wǎng)梁索支護。頂板布置Ф22×2200㎜左旋無縱筋螺紋鋼預(yù)應(yīng)力錨桿6根，采用加長錨固形式，每根錨桿使用1卷K2335型和1卷Z2335型樹脂錨固劑，錨固長度700㎜，間排距800×800㎜，使用14-2700-80-4型鋼筋托梁連為整體；右?guī)停ɡ峡諅?cè)）布置Ф18×1800㎜鋼筋錨桿4根，采用端頭錨固形式，每根錨桿使用1卷K3530型樹脂錨固劑，錨固長度350㎜，間排距800×800㎜，使用14-2700-80-4型鋼筋托梁與頂角螺紋鋼錨桿連為整體；二次切眼一幫布置Ф34×1600㎜木錨桿4根（不掛金屬網(wǎng)）。頂板每排布置Ф15.24×7000㎜鋼絞線錨索2根，間排距1700×2400㎜。

3.2 二次切眼施工技術(shù)

二次切眼施工斷面S為12m2。巷寬4.0m，巷高3.0m，錨網(wǎng)錨索支護（只掛頂網(wǎng)并與一次切眼頂網(wǎng)連接，工作面開采一側(cè)不掛網(wǎng)）。頂板布置Ф22×2200 m左旋無縱筋螺紋鋼預(yù)應(yīng)力錨桿5根，采用加長錨固形式，每根錨桿使用1卷K2335型和1卷Z2335型樹脂錨固劑，錨固長度700mm，間排距800×800mm，使用14-2700-80-4型鋼筋托梁連為整體；工作面開采一側(cè)布置Ф34×1600㎜木錨桿4根（不掛金屬網(wǎng)）。頂板每排布置Ф15.24×7000mm鋼絞線錨索2根，間排距1700×2400mm，巷道斷面及錨網(wǎng)索布置如圖1。

4 支護原理

（1）通過錨桿與圍巖的相互作用，提高圍巖的強度和穩(wěn)定性，充分利用圍巖自身的承載力來抵抗圍巖的壓力，保持圍巖的長期穩(wěn)定。

（2）錨、網(wǎng)的作用主要是通過金屬網(wǎng)對巷道圍巖進行封閉支護，有效防止頂、幫冒落片幫傷人；同時也擴大了錨桿的有效承載面積，有利于保持巷道圍巖的完整與穩(wěn)定。

（3）錨索端頭可以直接錨固在堅硬的基本頂中，對偽頂、直接頂可起到懸吊作用，有效地防止了頂板離層、破壞。

5 保證支護質(zhì)量的手段

（1）錨桿初錨力的大小是保證錨桿支護效果的關(guān)鍵。初錨力過小，對圍巖的加固效果不利，因此錨桿初錨力應(yīng)保持在50kN以上。

（2）采用小孔徑錨索是加強錨固效果的有效措施。尤其是在破碎頂板條件下，錨索技術(shù)，可有效防止離層，對破碎頂板加固效果顯著。同時，每掘15m，進行一次拉力試驗，以便分析錨索錨固是否有效可靠。

（3）加強對巷道煤幫的維護是保持巷道圍巖穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)，巷道兩幫煤體由于受掘進開巷后壓力集中的影響，暴露煤體較為松散破碎，常會發(fā)生片幫現(xiàn)象，使巷道懸頂面積擴大，最終導(dǎo)致頂板破壞、塌落。因此必須及時對兩幫進行打錨桿掛網(wǎng)維護。

（4）必須加強對巷道頂板的動態(tài)檢測監(jiān)控，確保煤巷錨網(wǎng)支護的效果。通過對巷道支護效果經(jīng)常性的監(jiān)控觀測，可以對異常情況及時采取補救措施；同時也可以不斷優(yōu)化、整改支護方案和參數(shù)，使支護技術(shù)更加科學、合理。

6 取得的效果

（1）綜采切眼內(nèi)采用錨、網(wǎng)、梁、索聯(lián)合支護，簡化了巷道支護工藝，提高了巷道施工速度，減輕了工人勞動強度，同時也簡化了設(shè)備安裝工藝和準備工作，縮短了工作面安裝時間，為高產(chǎn)高效奠定了基礎(chǔ)。

（2）在相同條件下，錨、網(wǎng)、梁、索聯(lián)合支護比木棚支護的材料體積減小了，并且掘進斷面也比木棚支護需用掘進斷面相應(yīng)縮小，而凈斷面不變。對開切眼通風、運輸、安裝、掘進設(shè)計都相應(yīng)縮小參數(shù)，使設(shè)計更趨向于科學合理的特征。

（3）綜采切眼的有效空間的增大，大大減少了木棚支護對安裝作業(yè)的制約，安裝作業(yè)空間增大，作業(yè)的安全性大為提高。

（4）切眼內(nèi)沒有了架棚支護設(shè)備和輔助設(shè)施，減少了撤棚梁、棚腿等環(huán)節(jié)，同時也沒有了安裝下放支架時刮倒棚子造成冒頂事故的現(xiàn)象。安全隱患減少，安裝速度加快。

（5）錨、網(wǎng)、梁、索聯(lián)合支護下的整個空間比被動支護下的空間安全，采用此種支護形式能及時對圍巖進行控制，并充分利用頂板的自承能力，抑制頂板離層下沉，杜絕了冒頂事故的發(fā)生。

（6）錨、網(wǎng)、梁、索聯(lián)合支護的安裝工藝與架設(shè)木棚相比，具有小、巧、靈的特點，避免了架設(shè)笨重木棚作業(yè)的危險性。

綜上所述，大斷面開切眼采用錨、網(wǎng)、梁和錨索補強聯(lián)合支護替代木棚支護優(yōu)越性明顯。技術(shù)上先進，安全上可靠，經(jīng)濟上合理，施工快速，采面準備時間短，大大改善了作業(yè)條件，便于設(shè)備安裝，工人勞動強度大大減輕。具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益，值得推廣和使用。

參考文獻

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[2]李定國.“錨網(wǎng)索棚”聯(lián)合支護在“三軟”煤層大斷面綜放開切眼中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2013，（4）：65-67.

（作者單位：銅川礦業(yè)公司玉華煤礦）