探討煤礦大傾角斷面巷道掘進錨桿支護技術

李錕 董宏凱

摘 要：本文淺析煤礦通用的掘進支護方式、大傾角斷面巷道掘進支護形式與施工工藝技術，以及巷道掘進期間的礦壓觀測等。

關鍵詞：煤礦掘進；大傾角斷面巷道；支護形式；施工工藝

隨著煤礦井下開采不斷地向前延伸，采區(qū)地質條件一般都會越來越復雜，煤層賦存傾角也會隨之增大。在這種情況，掘進施工也比較困難，給回采工作面的銜接造成很大的壓力。為此，只有不斷提高大傾角斷面巷道掘進速度，才能緩解采掘銜接緊張的局面，從而保證煤炭生產(chǎn)任務的順利完成。

一、 通用掘進支護方式

我礦目前巷道掘進主要的支護方式就是錨網(wǎng)支護和架棚支護。錨網(wǎng)支護的形式為：螺紋鋼錨桿+金屬網(wǎng)+W型鋼帶；兩幫的支護形式：螺紋鋼錨桿+金屬網(wǎng)+木托盤。通常多以錨網(wǎng)支護為主，并在巷道頂板破碎、壓力大等的情況下，采用架棚支護。而有些工作面運輸巷和風巷的斷面傾角大，在大傾角斷面巷道掘進施工過程中，采用傳統(tǒng)錨網(wǎng)支護方法則不能有效抑制頂板和片幫現(xiàn)象的發(fā)生；假如采用架棚支護時，其支護方式的材料消耗又過大，配置人員也多，勞動強度也大，人工費用還高。由于架設金屬拱形棚子的笨重作業(yè)以及斷面傾角大、上幫腮角頂空等原因，以致施工作業(yè)時具有一定危險性，所以目前的這種支護方法也亟待于進一步改進，以便能減少支護材料消耗和體力勞動，又能滿足支護強度，提高施工效率。

二、大傾角斷面巷道掘進支護形式

1.通常巷道的支護形式。①頂板支護形式：通常采用螺紋鋼錨桿+金屬網(wǎng)+W型鋼帶以及錨索補強支護形式。正常情況下中間的頂錨桿要垂直于頂板，軸向偏差≤5°，每排兩側的頂錨桿向巷幫側傾斜20-30°。當兩側的頂錨桿距巷幫≥0.2m時，就要及時補打單根頂錨桿。頂錨桿采用等強右旋螺紋鋼錨桿（φ22mm×2000mm）。鋼帶采用長度為2.3m的4個眼W型鋼帶兩塊搭接使用，選用高強度預應力托盤，頂網(wǎng)采用12#鋼絲編制的菱形網(wǎng)（5.0m×1.0m）。頂錨桿錨固力為70KN，螺母扭緊力矩≮100N·m。頂錨桿板距為0.8m。當遇地質變化、壓力大等時，這可適當縮小板距。在采用錨索補強支護時，錨索呈三花或五花眼眼形式。錨索可采用l×7股高強度低松弛預應力鋼絞線（φl7.8mm×6500mm），錨索的錨固長度為錨索的1/3以上，且錨索托梁采用長度≮lm的25U型鋼配高強度預應力托盤。其漲拉預緊力要達到100KN以上。在錨索安裝時，滯后迎頭≯20m。當如遇地質變化、上頂破碎時情況，可加密錨索布置，緊跟迎頭，隨掘隨打。②兩幫的支護形式：可采用螺紋鋼錨桿+金屬網(wǎng)+木托盤形式支護。而幫錨桿呈五花眼均勻布置，最上一排距上頂≯0.3m，且上仰20-30°；最下一排距底板≯0.5m，且下傾10-15°，中間錨桿間排距≯lm。幫錨桿可采用等強右旋螺紋鋼錨桿（φ20m×2O00mm），托盤選用高強度預應力圓托盤配合木墊（200×20×40mm），幫網(wǎng)采用12#鋼絲菱形金屬網(wǎng)（3.0m×1.7m）。見圖1所示。

2.大傾角斷面巷道的支護形式。工作面地質條件具有復雜性、多樣性的特點時，要采用現(xiàn)場勘察和日常頂板動態(tài)監(jiān)測。因巷道斷面傾角較大，上幫斷面較高，難以一次成巷，這時可根據(jù)頂、底板圍巖參數(shù)等，改進錨桿支護形式，確定出合理的大傾角斷面巷道支護形式。①頂錨桿：中間的頂錨桿要與頂板法線成20-30°施工，偏差≤5°，每排兩側的頂錨桿向巷幫側傾斜（上幫側頂錨桿與頂板法線方向成40-50°，下幫側頂錨桿垂直于頂板）。頂、幫錨桿可采用φ22mm×2200mm規(guī)格。②幫錨桿：上幫布置4-5排，幫錨桿施工時向迎頭方向外揚20°、上仰30°（最下排垂直于煤壁）；下幫幫錨桿布置3排，垂直于煤壁施工（最下排下傾15°）。在巷道上幫第一、二排之間布置一趟幫錨索（規(guī)格為φ17.8mm×4000mm）。③錨索：上頂布置兩排錨索，上方一排錨索布置在第二與第三根頂錨桿之間，下方一排錨索布置在第三與第四根頂錨桿之間，并與頂板法線成20-30°施工。錨索采用規(guī)格：φ17.8mm×l0000mm。見圖2所示。

三、大傾角斷面巷道掘進施工工藝技術

1.施工順序。施工時先從上幫開始，由上往下順序進行，以減少對上幫煤壁破壞。設專人觀察指揮，隨時密切注意頂板及迎頭煤壁等穩(wěn)定情況，嚴格控制控頂距。切實控制好上幫，防止片幫傷人。

2.打頂、幫錨桿。施工過程中，找完頂后，在雙前探梁托鋼帶網(wǎng)臨時支護下，打中間頂錨桿固定好上頂鋼帶。上幫及時打好最上面一排幫錨桿，再打頂錨桿。上幫能掛一片幫網(wǎng)時及時掛好幫網(wǎng)，上齊托盤擰緊螺母，掛好幫網(wǎng)要及時聯(lián)好，防止上幫片幫傷人。

3.留煤垛便于施工。施工巷道迎頭5m范圍內(nèi)上幫留煤垛或浮煤，保持斷面高度≯3m，以保證能便于施工上幫幫錨桿，幫錨桿與頂錨桿要同時進行。煤體穩(wěn)定時，迎頭第一板頂鋼帶下保證打有最上一排幫錨桿，距迎頭距離≯800mm；迎頭往外第二、三板頂鋼帶下保證有2-3排幫錨桿；5m范圍外的底排錨桿隨掘隨打（當班補齊），避免施工頂錨桿和幫錨桿時互相影響。煤體不穩(wěn)定時，幫錨桿及時緊跟迎頭打齊。如果掘出斷面后迎頭煤壁及上幫不穩(wěn)定時，要在前探梁的掩護下及時打好點錨桿加固兩幫煤壁，或打超前錨桿控制迎頭煤壁。打點錨桿要由外向里進行施工。

4.采用“W”型鋼帶支護上頂。因傾角變化影響，巷道斷面規(guī)格達不到正常規(guī)定時，采用2塊“W”型鋼帶對接一個眼支護上頂，要求巷道斷面中線位置處高度≮2.8m，上幫高>4.5m，下幫高≮1.8m，巷道寬度≮4m，以滿足工作面運輸、行人和通風等安全生產(chǎn)的需要。

四、巷道掘進期間礦壓觀測

采用這樣的施工方法后，在打頂錨桿眼時必須嚴格按照方向線施工，保證錨桿鉆眼的方向與巷道頂板的法線方向偏差控制在設計范圍內(nèi)。進行現(xiàn)場礦壓觀測，看巷道掘進和回采期間巷道表面收斂情況、頂板離層情況、錨桿錨索受力狀態(tài)，要進行系統(tǒng)觀測與總結。這種大傾角斷面巷道在錨桿錨索聯(lián)合支護條件下，雖然巷道有一定礦壓顯現(xiàn)，尤其是在回采期間，巷道變形量仍然較大，上幫來壓較明顯。對此，可在上幫布置兩趟幫錨索補強支護，這能獲得較好的支護效果。

五、結語

大傾角斷面巷道掘進支護技術，總結選出比較合理的施工工藝，并采取有效的安全技術措施，可為大傾角斷面巷道掘進順利、安全施工提供有利保障。這樣施工方法簡單了，施工安全也可靠，施工速度又可加快，支護效果又理想，材料消耗也能控制在合理范圍內(nèi)。該合理的掘進支護施工工藝，也能創(chuàng)造出較好的社會經(jīng)濟效益。

參考文獻：

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[2] 吳壽元.大傾角斷面巷道掘進錨桿支護實踐[J].科技創(chuàng)新與應用，2012，2（上）：61-62.