淺析綜采工作面回撤通道中錨網(wǎng)支護的運用分析

秦　凱

（中國神華神東煤炭集團公司生產(chǎn)服務中心，陜西 榆林 719315）

淺析綜采工作面回撤通道中錨網(wǎng)支護的運用分析

秦凱

（中國神華神東煤炭集團公司生產(chǎn)服務中心，陜西 榆林 719315）

煤礦行業(yè)是一種高危性行業(yè)，在生產(chǎn)過程中存在著大量的安全隱患，因此對于煤炭企業(yè)而言，必須時刻關注煤礦的安全生產(chǎn)問題，將其放在最為核心的位置。在煤礦開采過程中，綜采工作面回撤通道的支護問題，不僅是當前技術條件下影響煤礦生產(chǎn)安全的重要因素，同時也在一定程度上影響著工作面設備的回撤速度以及煤礦開采巷道的掘進速度。本文以神東煤炭集團下的煤礦為例，對錨網(wǎng)支護在綜采工作面回撤通道中的運營進行了分析和探討，希望能夠為煤礦的安全生產(chǎn)提供一些參考。

綜采工作面；回撤通道；錨網(wǎng)支護技術；運用

在工業(yè)化進程不斷加快的帶動下，我國的生產(chǎn)力水平有了很大的提高，對于煤炭資源的需求量也在持續(xù)增長，促進了煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而對于煤礦開采而言，提升綜采工作面的回撤速度，是保證產(chǎn)量及生產(chǎn)安全的關鍵所在，如何構筑穩(wěn)定的回撤通道支護系統(tǒng)，是需要相關技術人員深入研究的課題。通常來講，綜采工作面回撤通道會受到煤礦開采振動的影響，需要承載較大的支撐壓力，在一定程度上增大了回撤通道的支護難度，錨網(wǎng)索聯(lián)合支護作為一種比較有效的支護方案，有著非常顯著的優(yōu)勢，也是當前綜采工作面回撤通道支護中比較常用的一種支護形式。

1.具體案例

布爾臺煤礦是神東煤炭集團主力生產(chǎn)特大型礦井之一，占地面積193km2，礦井地質(zhì)資源儲量達到33.03億t，設計可采儲量20.16億t。該煤礦位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗境內(nèi)，年生產(chǎn)能力在2000萬t左右，井田內(nèi)地質(zhì)結構相對簡單。煤礦采用主斜井副平硐綜合開拓，綜合機械化采煤工藝，是一座集生產(chǎn)、洗選、儲裝、外運于一體的特大型高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井。在煤礦生產(chǎn)中，綜采工作面回撤是一個非常關鍵的環(huán)節(jié)，一方面，回撤的速度關系著礦井的產(chǎn)量，另一方面，回撤通道的支護設計影響著煤礦的生產(chǎn)安全，因此，煤礦技術人員應該重視對于綜采工作面回撤通道支護方案的設計，確保支護系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

2.回撤通道支護方案的選擇

從煤礦礦井的具體情況分析，可供選擇的支護方案包括以下幾種：

2.1鋼梁、臺棚支護

這種支護方式主要利用鋼棚替代原本的木棚支護，能夠顯著提升支護體系的承載能力和穩(wěn)定性，減少支護體系的凈高度和凈寬度，支護效果良好，不過需要使用大量的鋼材，在運輸及成本方面沒有優(yōu)勢。

2.2鋼梁、臺棚垛架支護

垛架支護是一種比較新穎的支護方式，配合鋼梁，同樣能夠起到良好的支護效果，不過其同樣存在著成本高、結構復雜等問題。

2.3錨網(wǎng)支護

錨網(wǎng)支護主要是固定在巖層中的預應力錨索，搭配柔性網(wǎng)措施構成錨網(wǎng)索聯(lián)合支護體系，承載能力強、穩(wěn)定性好，回撤的安全性和經(jīng)濟效益都能夠得到很大的提高。因此，這里選擇錨網(wǎng)支護方案。

3.綜采工作面回撤通道錨網(wǎng)支護

3.1參數(shù)確定

3.2.1支護強度驗算

以42101-2回撤通道為例，對其支護強度進行相應的驗算。

（1）頂板巖石壓力的計算：計算公式為

其中，h表示支護高度，取3.8m；γ表示頂板巖層重力密度，取2.5t/m3；k表示直接頂厚度與支護高度的比值，取4，則頂板巖石壓力Pt為372.78kN/m2。

（2）綜采工作面支護強度：計算公式為

Pt=液壓支架支護阻力/（頂梁長度+空頂長度）×頂梁寬度=827.92kN

（3）主動支護強度：Pt=錨索支護強度+錨桿支護強度=180kN

（4）被動支護強度：Pt=垛式支架支護強度+單體支護強度=859.15kN

主回撤支護通道的支護強度為主動支護強度與被動支護強度的和，即1039.15kN，為頂板壓力的2.79倍，綜采面支護強度的126%，能夠滿足安全生產(chǎn)所規(guī)定的不低于綜采工作面支護強度80%的要求。

3.2.2錨桿間距

錨網(wǎng)支護體系中，由于預應力的存在，每一根錨桿周圍都會形成壓應力分布區(qū)域，其分布由大到小依次為錨桿尾部、錨固起始區(qū)、錨桿中部以及錨桿端部，在錨桿端部的壓應力基本上已經(jīng)接近零應力狀態(tài)。在對錨網(wǎng)支護體系進行運用時，必須合理設置錨桿間距，如果間距過大，可能會導致錨桿無法形成獨立的有機整體，影響其支護效果。因此，應該逐步縮小錨桿之間的聚集，一直到其各自的錐形壓應力區(qū)域相互重疊，從而提升錨桿的預應力，起到更加可靠的支撐效果。

（3）錨桿排距：錨桿排距的計算公式如下

其中，Q表示錨桿設計錨固力，r表示懸吊巖石的重力密度。

3.2支護設置

（1）回撤通道凈寬5.4m，凈高平均約3.8m，長度269.0m。主回撤通道錨索用Φ17.8×8000mm錨索+4.6m四眼W鋼帶，排距1.2m。

（2）通道聯(lián)巷錨索用Φ17.8×8000mm錨索+4.2m三眼W鋼帶，靠通道副幫前5排排距0.5m。中間十排排距1.2m，后4排排距2m。

（3）兩順槽錨索用Φ17.8×8000mm錨索+4.2m三眼W鋼帶、通道交叉口錨索排距不大于500mm；靠通道口向切眼方向20m用Φ17.8×8000mm錨索+4.2m三眼W鋼帶，排距1.2m；靠通道口向輔巷方向用Φ17.8×8000mm錨索+4.2m三眼W鋼帶，排距1.2m。

（4）回撤通道使用雙排15000kN垛式支架與W鋼帶+錨索支護，共需要垛式支架110臺，聯(lián)巷口用垛架8臺。

3.3施工技術

3.3.1工作面調(diào)整

距停采線100m時，調(diào)度室負責協(xié)調(diào)煤倉，使工作面正常推進，確保工作面末采段礦壓規(guī)律穩(wěn)定；工作面回采至距停采線20m之前，必須及時加甩刀調(diào)整工作面，使工作面和回撤通道平行；工作面推至20m開始，通過控制采高、頂煤厚度及拉超前架等措施加強頂板管理；工作面保證采高4.0m前提下留設底煤100mm～200mm，采高不夠4m時沿頂回采，可以不留沿底；工作面推至停采線的最后一刀時，煤機停在機頭，機頭段底上24架范圍內(nèi)不留臺階，先不移架，工作面支架全部將伸縮梁、護幫板打出，貼緊頂板。

3.3.2頂板控制

在綜采工作面，回撤通道施工完成后，由于其整體寬度較大，會使得頂板承受更大的壓力，容易出現(xiàn)塌陷的問題。對此，為了切實保證回撤通道的安全與穩(wěn)定，在錨網(wǎng)支護施工中，應該首先對頂板進行控制，避免出現(xiàn)圍巖變形和頂板脫落的情況，保證回撤速度和生產(chǎn)安全。具體來講，采用的是柔性網(wǎng)措施，基本流程如下：

（1）材料準備：需要準備的包括網(wǎng)片、鋼絲繩、鉛絲、錨桿、樹脂等材料，以及絞盤、滑輪、鉗子、煤電鉆、鉆桿等工具，確保材料的數(shù)量能夠滿足設計要求，工具齊全完好。

（2）掛網(wǎng)準備：工作面回采至距回撤通道50m開始調(diào)整采高，將絞盤安裝在液壓支架立柱上。在實際操作時，確保每次提、臥底量不大于200mm，并執(zhí)行提（臥）一刀，平一刀，距掛網(wǎng)起始點2m～3m時采高降至與回撤通道高度一致，工作面底板標高與對應的回撤通道底板標高的高差控制在0～300mm；統(tǒng)一標準，一架一個，安裝牢固，符合要求；用鐵絲將鋼絲繩吊掛在電纜槽護板上，鋼絲繩規(guī)格為Φ18.5mm，長度根據(jù)工作面長度裁剪適當，數(shù)量1根。

（3）鋼絲繩鋪設：鋼絲繩的鋪設同樣是為了對頂板支撐體系進行輔助，可以分為兩個步驟，一是在距液壓支架前梁300mm位置打錨索；二是收回護幫板，在掛網(wǎng)起始點掛第一根鋼絲繩。工作面中部每隔兩架打一根錨索，，錨索選用Φ17.5×4000mm，標準反麻花頭，斷層附近前后10架選用Φ17.5×8000mm的錨桿，同時確保護幫板緊貼煤壁。

（4）懸掛網(wǎng)片：在將網(wǎng)片運到工作面后，收回護幫板，將絞盤鋼絲繩從網(wǎng)片底部穿過連接到鋼絲繩上，并在鋼絲繩上搭接網(wǎng)片，轉動絞盤將其收起。在操作中，一是應該保證護幫板完全收回，安裝橫銷，連接牢固可靠；二是確保搭接長度不少于200mm，每隔200mm用14號雙股鉛絲綁扎，至少擰3圈，網(wǎng)片緊貼液壓支架頂梁，絞盤鎖緊。

（5）放網(wǎng)：利用絞盤將網(wǎng)片放下，確保放網(wǎng)滯后采煤機底滾筒不小于3架，放下長度不小于3m。

（6）移架推溜：指移動液壓支架，推出刮板輸送機，液壓支架降下高度250mm左右，降液壓支架過程中必須邊降液壓支架邊調(diào)平衡油缸，升液壓支架時再將前梁挑起，刮板輸送機采用全行程推出。

（7）收網(wǎng)：利用絞盤將網(wǎng)片收起，確保網(wǎng)片緊貼液壓支架頂梁，絞盤鎖緊。

（8）壓網(wǎng)：用錨索托盤將柔性網(wǎng)與回撤通道內(nèi)的壓網(wǎng)錨索連接，確保柔性網(wǎng)與錨索托盤搭接后，外漏長度不少于200mm。

3.3.3注意事項

在支護施工中，必須確保使用的單體支柱和垛架完好，能夠達到額定工作阻力，同時將其傾斜度控制在8°以內(nèi)，與頂板和底板保持垂直，以確保工作面的安全回撤。應該根據(jù)巷高，對單體支柱進行選擇，確保支護后支柱具有至少400mm的下縮量；支護中使用的單體必須采用防倒繩以及防崩繩進行連接；主通道采用全垛式支架和單體聯(lián)合支護的形式，回撤通道的垛架需要以道木接頂，避免出現(xiàn)錨索失效的情況；每一個回撤通道聯(lián)巷內(nèi)都采用兩架垛架和單體聯(lián)合支護15m，間排距1.0×1.0m，單體以木柱帽接頂，保證接頂?shù)膰烂?。垛架的架設和回撤需要關注幾個方面的問題：一是支設木垛前先檢查頂網(wǎng)及鋼絲繩的完好情況，發(fā)現(xiàn)隱患及時處理；二是將底板浮煤、浮矸清理干凈，木垛支設在實底上。木垛支設成“#”字形，頂板壓力大時應在木垛中間支設一根軸心木支柱；三是支設高度過高時使用專用爬梯或用道木搭建1.5m高的工作平臺進行支設木垛；四是最后一層木垛必須接頂嚴實，并且木垛軸心與頂板垂直；五是回撤支架應根據(jù)頂板壓力變化及破碎情況及時在三角區(qū)支設木垛；六是禁止直接打開立柱截止閥強行降架，必須采取遠距離供液操作垛式支架；七是回撤副幫側垛式支架時，必須先用絞車將垛式支架調(diào)向拉平后，再用絞車牽引拉出，人員必須躲開受力方向，調(diào)向高度不允許時可掛設滑輪反向撤出。

3.4支護效果

一是控制圍巖穩(wěn)定性，通過錨網(wǎng)支護的方式，可以提高組合梁和煤幫的抗剪強度，提升頂板支撐效果和組合梁支護強度，有效避免了頂板上層圍巖的松動和變形問題，保證了回撤通道圍巖支護的穩(wěn)定性和可靠性。同時，在錨桿支護體系的影響下，綜采工作面回撤通道內(nèi)的組合巖梁可以與圍巖形成相互作用力，對頂板承受的應力進行分擔；二是控制圍巖變形，通過錨桿與錨索的相互配合，可以將圍巖下層的軟弱巖層與深部基巖錨固在一起，通過產(chǎn)生的懸吊作用提供預應力，實現(xiàn)對于頂板圍巖的變形控制；三是提高經(jīng)濟效益，相比較傳統(tǒng)綜采工作面回撤通道的支護方式，錨網(wǎng)支護體系的優(yōu)勢更加明顯，能夠有效提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。具體來講，表現(xiàn)在兩個方面，一方面，可以有效節(jié)約直接材料費用，降低回撤通道的維護費用，實現(xiàn)成本的節(jié)約，對于實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益的最大化意義重大；另一方面，錨網(wǎng)支護體系工序相對簡單，能夠有效縮短施工工期，提高施工效率，從而促進產(chǎn)量的提升。由此可知，在綜采工作面回撤通道中，采用錨網(wǎng)支護的形式，能夠切實保證回撤通道的安全，減少礦井事故發(fā)生的機率，同時也可以節(jié)約支護成本，保證良好的經(jīng)濟效益。

結語

總而言之，在煤礦綜采工作面回撤通道中，設置錨網(wǎng)支護體系，能夠切實保證煤礦的生產(chǎn)安全，提升回撤速度和開采效率。因此，相關技術人員應該重視錨網(wǎng)支護在綜采工作面回撤通道中的應用，確保其效果的充分發(fā)揮，推動煤礦產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定健康發(fā)展。

［1］張勇.綜采工作面回撤通道中錨網(wǎng)支護的運用分析［J］.科技創(chuàng)新導報，2015（23）：115-116.

［2］霍英濤，龐茂瑜，張廣超.綜采工作面回撤通道錨網(wǎng)索聯(lián)合支護技術［J］.煤炭與化工，2013，36（2）：93-94，131.

［3］邱昆鵬.綜采工作面回撤通道錨網(wǎng)索支護優(yōu)化與應用［J］.煤，2015（9）：13-15，45.

［4］李永生，劉彥昌.錨網(wǎng)支護在綜采工作面回撤通道中的應用［J］.煤炭科學技術，2010，38（4）：35-36.

TD353

A