近沖積層大斷面切眼復合支護工藝研究與實踐

羅建強

【摘 要】為最大限度回收煤炭資源，在沖擊層附近施工較大斷面切眼，面臨頂板強度低、淋水等不利因素，通過進一步優(yōu)化施工工藝，采取多手段聯(lián)合支護方法，保證了施工安全，取得了較好的效果。

【關鍵詞】沖積層；大斷面；切眼；聯(lián)合支護

中圖分類號： TD35 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）02-0160-002

【Abstract】In order to maximize the recovery of coal resources，a large cross-section cut near the impact layer is cut， which is confronted with unfavorable factors such as low roof strength and water spray.By further optimizing the construction technology and adopting multiple means of joint support methods，construction safety，Achieved good results.

【Key words】Alluvium；Large section；Cut eye；Joint support

河北金牛能源股份有限公司葛泉礦14214工作面切眼，是該礦僅有幾個布置在15m沖積層防水煤柱附近大斷面巷道，切眼采用錨網、錨索及單體交接頂梁聯(lián)合支護，并且該切眼順利穿過H=1.2m落差斷層。從支架安裝過程和工作面初采看，切眼內支護效果良好，滿足了工作面安裝和開采的需要。

1 切眼概況

14214切眼自14212運料巷開口，垂直14212運料巷方向，沿2#煤層頂板掘進，依據基巖層厚度變化，控制巷道頂板與沖積層之間巖柱厚度不小于防沙巖柱距離。該切眼直接頂泥直接頂質粉砂巖淺灰色，平均厚度9m，隨著巷道頂板標高遞增，風化程度愈加明顯，巖石強度快速降低，切眼直接底為5.3m厚灰色粉砂巖。依據鉆探資料巷道頂板基巖厚12～15m，基巖之上為松散含水豐富砂礫層。由于基巖厚度縮小及切眼斷層、頂板裂隙影響，在錨桿、錨索施工中，多數支護錨桿及錨索存在滴水現象，在斷層附近錨索孔成線性淋水，明顯存在導通沖積層跡象。

2 施工中存在問題

基巖厚度縮小，切眼在施工中，頂板巖層不同程度受到沖積層含水層及風化的影響，導致結構上疏松、膠結程度差，自穩(wěn)性能與承載能力弱等不利情況，致使頂板巖層強度降低。對于現有錨網、索支護，在沒有穩(wěn)定巖層情況，其支護效果對頂板承載受到嚴重影響。因此選擇有效支護手段，防止頂板事故發(fā)生，確保切眼正常施工，為回收沖積層煤柱，提高煤炭資源回收具有重要意義。

3 切眼主要參數

3.1 合理確定切眼斷面：

切眼斷面主要考慮使用支架外形尺寸，選用綜采支架ZF3700/16/26，按其最小支撐長度5m計算，同時考慮到支架在切眼內能夠轉向，支架支撐的對角線長度最小5.2m，并預留一定的安全距離及斷面收縮，切眼寬度取5.6m。切眼高度參考綜采支架最大采煤高度，支架最大支撐高度為2.6m，考慮一定的支護力度，取2.4m。具體件切眼斷面支護圖圖1。

3.2 支護參數

受特殊地質及施工條件限制，切眼選用錨網

梁配以單體π型鋼復合支護。

錨桿支護參數確定：

頂錨桿：

錨桿選用φ22×2200mm螺紋鋼錨桿，采用類比，取間排距為700×800mm，采用一卷CK2330及一卷Z2360樹脂藥卷全長錨固，設計錨固了不小于13t，預緊力不小于300N·M。在頂板受沖積層水腐蝕嚴重，預緊力達不到設計要求時在頂托盤下補加木墊板，增大與頂板接觸面積，同時配合垂巷鋼帶梁與頂板形成具有一定強度的組合梁，提高頂板自撐強度。

幫錨桿：

幫錨桿采用φ18×2000mm圓鋼錨桿，類比附近巷道支護情況，幫錨桿間排距取700×700mm，采用一卷Z2360樹脂藥卷端部錨固，對于煤壁松軟，有風化現象，加長錨桿錨桿錨固長度，同時在幫托盤下補加木墊板。

錨索：

錨索選用φ17.8×6000mm鋼絞線，采用一卷CK2333和2卷Z2360樹脂藥卷進行端部錨固，對于頂板風化嚴重頂板，錨索加長錨固端，增加一卷Z2360中速藥卷。錨索對頂板錨固配以2m12#槽鋼，槽鋼順巷布置五道，間距2m，排距1m，形成與鋼帶梁交叉加固頂板。

單體鉸接頂梁：

單體液壓支柱選用DZ25-25/100，初撐力不小于9t，順巷布置兩道，分別距面幫2m、3m，與工作面之間留設運輸機空間安裝，與老塘側鋪設支架運輸軌道，確保支架順利安裝。交接頂梁長度1m，與單體一梁一柱，垂巷鉸接布置，增加對頂板控頂面積。在保證初撐力前提下實現主動支撐加固頂板，代替木托棚、點柱支護。保證單體支柱對頂板具有持續(xù)高強支撐力，彌補錨桿、錨索在頂板無基本頂較難實現懸吊，未能有效主動分擔頂板壓力不足，配合錨桿及錨索形成頂板組合梁形成有效支護體系。

3.3 切眼分次施工支護要求

擴切眼時要求頂錨桿及鋼帶梁與原巷中錨桿布置前后交錯布置，鋼帶梁深入原巷不少于200mm，擴幫端部頂錨桿布置在小切眼中，同時要求擴幫頂網片與小切眼中網片搭接不少于100mm，連接200mm。

4 切眼施工工藝及主要措施

4.1 切眼施工工藝：

切眼分次成巷，先施工3.0×2.4m規(guī)格小切眼，然后擴面幫成巷。擴幫前先在小切眼內補打一排一梁一柱單體鉸接頂梁，隨擴隨打第二排單體膠接頂梁。避免出現大跨度狀態(tài)下切眼頂板冒落。減少擴切眼與安裝時間，控制在一個月內，合理安排生產調度。

4.2 頂板水優(yōu)化處理

風化頂板，在水的侵蝕下膨脹，為避免風干后，頂板膨脹，膠結強度降低，在掘進鉆探中，盡量減少對切眼附近水排放，對鉆孔進行封堵，減少沖積層局部積水流失，保持切眼周邊巖層原有狀態(tài)。

4.3 掘進工藝優(yōu)化：

巷道掘進擴幫采用光面爆破，減少對圍巖，兩幫煤體破壞，保持其原有力學狀態(tài)，通過錨網索立即支護，及時預緊，加強對周邊煤體巖石支撐強度，減緩變形速度及程度，達到支護目的。

5 礦壓觀測

切眼掘進及擴幫中，通過觀測的頂板離層儀及單體支柱下縮量，并結合對頂、底幫礦壓觀測。可以看出切眼擴幫后，在開始20天內，頂板下沉及底板鼓出可達到5mm每天，而后頂板仍以每天1mm的速度移近。

回采時工作面推出切眼后頂板整體跨落，工作面初次來壓，支架受到頂板動壓與正常工作狀態(tài)下工作阻力相當，支架受到較大靜壓力。因此切眼支護以支柱主動支護為主，配合錨網梁形成的組合梁支護是有效可行的。同時為保持持續(xù)的支撐頂板壓力，在施工中加強對支柱的二次注液。

6 結論

6.1 錨桿、錨索及單體鉸接頂梁在近沖積層下施工切眼，通過合理選擇工藝參數，對于控制頂板下沉、變形破壞，是安全可行的。

6.2 錨網索及單體支護在施工工藝上簡單，相對架棚支護，在工作面安裝上節(jié)省了大量的替換支柱梁的繁重勞動，工作空間寬，加快了工作面的安裝速度。

6.3 近沖積層切眼施工，對于增加沖積層附近編外儲量，回收沖積層煤柱，提高煤炭資源回收率，延長礦井壽命具有重要意義。

【參考文獻】

[1]《采礦工程設計手冊》張榮立等主編，煤炭工業(yè)出版社.