工作面搬家倒面支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

張鵬

摘 要：在綜采過程中，工作面的搬家倒面是一項非常重要的部分，施工方案的成功與否與搬家倒面技術(shù)的應(yīng)用情況有著直接的關(guān)系，搬家倒面技術(shù)的精湛使用可以使得煤礦施工方案的設(shè)計更加完善，實施更加順利，在工程中具有舉足輕重的作用。一般常用錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)提高工作面搬家倒面的工作效率和工作環(huán)境，可以有效減少架棚支護(hù)片幫現(xiàn)象的發(fā)生，在工作面搬家倒面的工程中，這是一個成功的創(chuàng)新實踐。

關(guān)鍵詞：工作面；倒面支護(hù)；技術(shù)應(yīng)用

1 工作面搬家倒面中使用的支護(hù)技術(shù)概述

支護(hù)技術(shù)是煤礦開采中的一項關(guān)鍵技術(shù)。只有支護(hù)技術(shù)的安全性，穩(wěn)定性得以保障，工作面倒面工程才可以成功進(jìn)行，在工作面搬家倒面的過程中這種支護(hù)技術(shù)有明顯的優(yōu)勢效果，確保巷道的安全，減少工人的勞動強(qiáng)度，簡化煤礦的維修技術(shù)等等，這是非常有利于煤礦工作面的快速推進(jìn)和建設(shè)實現(xiàn)高產(chǎn)、高效的煤礦。目前，錨桿支護(hù)技術(shù)在國內(nèi)外應(yīng)用十分廣泛，設(shè)計水平的不斷提高，也促進(jìn)了了工作面倒面工程的順利進(jìn)行，不僅如此，在錨桿支護(hù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷進(jìn)行創(chuàng)新，錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)也在煤礦工作面倒面的工程中發(fā)揮出來了優(yōu)秀的功能。

對于錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，主要的工作機(jī)理包括懸架理論、復(fù)合梁理論，壓縮拱理論，楔形固體理論、擴(kuò)張穩(wěn)定性理論等等，因為錨桿錨索支護(hù)強(qiáng)度和剛度大于吲巖的變形，從而可以加強(qiáng)與兩側(cè)巖石的應(yīng)力，使其更加穩(wěn)定，提高圍巖的抗壓和承重能力，由于錨桿、錨索支護(hù)具有上述特點，越來越多的煤炭、冶金企業(yè)采用這樣的支護(hù)方式。

錨桿支護(hù)技術(shù)是將原本疲弱和破碎巖石懸浮穩(wěn)定巖層或平衡拱上部位置，促進(jìn)分層巖石形成的復(fù)合梁，而圍巖與巷道支架形成強(qiáng)的支持拱承載力，在此發(fā)揮圍巖可以承載 的作用。錨索支護(hù)技術(shù)是錨索采用預(yù)應(yīng)力錨索將錨索深鉆至巖層底部，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力處理。這是一種將主結(jié)構(gòu)的支護(hù)應(yīng)力傳遞到巖層深度，提高巖層穩(wěn)定性的方法。錨索可以形成懸吊效果。錨索在巷道的縱向上起著支點的作用，減緩巷道頂部圍巖的擴(kuò)容。

2 支護(hù)技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

國外，澳大利亞比較早的使用了錨桿支護(hù)技術(shù)，支護(hù)技術(shù)相對外國來講處于領(lǐng)先地位。目前，錨桿支護(hù)已成為煤礦巷道的主要支護(hù)方式，煤礦的頂板如果不能進(jìn)行錨桿的支護(hù)，那么這個煤礦的開采經(jīng)濟(jì)效益會急劇下降。英國過去是歐洲主要煤炭生產(chǎn)國傳統(tǒng)鋼鐵支撐的典型代表。在后來的國際競爭中，這種方法的弊端不斷體現(xiàn)出來，在這樣的情況下，英國及時從澳大利亞引進(jìn)新的支護(hù)技術(shù)，緩解了當(dāng)?shù)孛禾慨a(chǎn)業(yè)的危機(jī)。

我國巷道錨桿支護(hù)技術(shù)的研究和應(yīng)用經(jīng)歷了三個階段：1980 - 1990年是最初的階段，主要進(jìn)行了一些基礎(chǔ)研究和試驗，錨桿支護(hù)技術(shù)還沒有被廣泛推廣，第二階段，1991年至1995年，國家開始重視錨桿支護(hù)技術(shù)，然而，人們真正了解和應(yīng)用錨桿支護(hù)技術(shù)仍在第三階段（1996至今），原煤炭部門的組織，中國技術(shù)，介紹了澳大利亞螺栓支持邢臺礦務(wù)局進(jìn)行技術(shù)示范，極大地促進(jìn)了中國的發(fā)展和完善錨桿支護(hù)技術(shù)。在各個煤炭研究所和煤炭企業(yè)的努力之下，基本形成了一個適合中國的煤礦煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的條件。在現(xiàn)場應(yīng)用中，成功地解決了工作面倒面過程中遇到的問題。

3 支護(hù)技術(shù)在應(yīng)用過程的問題及解決策略

首先，巷道錨網(wǎng)支護(hù)的重點是巷道中部，其次是巷道兩側(cè)。布局應(yīng)該是垂直的，如果不是倒三角形，屋頂?shù)倪B接會受到負(fù)面影響。因此，必須根據(jù)實際情況實際處理，適當(dāng)調(diào)整依靠頂部螺栓兩側(cè)和兩側(cè)方向的角度，盡量做到使其與倒三角形的形式一致，使頂部連接處的連接作用得到有效發(fā)揮。其次，錨網(wǎng)的支持通常先給中間，然后再給中間，而被動支護(hù)的支護(hù)原則是一樣的，但實際上不是這樣，而是相反，主動支護(hù)先給中間，然后再考慮中間。第三，聯(lián)合支護(hù)的情況下，沒有考慮到頂板和兩側(cè)的重要性，不注意頂板和兩側(cè)的聯(lián)系，沒有充分發(fā)揮復(fù)合梁的作用，并結(jié)合屋頂是一體的，導(dǎo)致整體負(fù)載的增加很明顯，這將導(dǎo)致整體的穩(wěn)定性不斷下降，不僅如此，但也會發(fā)生頂板崩落事故。如果頂板不穩(wěn)定，頂板的錨網(wǎng)支持形成一個重量較大的整體，兩側(cè)與頂板的交界處可以形成一個弱面，導(dǎo)致總量的增加，一旦遇到軟弱的表面結(jié)合強(qiáng)度不足以支持整個頂板的重量，整體冒落的事故就會發(fā)生，然后導(dǎo)致大面積頂板事故。重要的是要注意，如果沒有認(rèn)真設(shè)計頂板和兩側(cè)之間的連接，將導(dǎo)致一個惡性循環(huán)，如頂板在不穩(wěn)定的情況下，需要更大的支護(hù)密度來維持，更大的整體的疊加對于巷道兩端來講，導(dǎo)致冒頂?shù)娘L(fēng)險增加，同時，巷道掘進(jìn)遇到的潛在風(fēng)險增加，上述錨網(wǎng)、錨索支持被忽視的問題，也是國內(nèi)錨網(wǎng)組合支護(hù)巷道錨索鋼帶經(jīng)常遇到的典型大面積崩落事故。

所以，在設(shè)計工作面倒面的支護(hù)結(jié)構(gòu)時，選擇一個合適的支護(hù)方式是十分重要的，如需要根據(jù)巷道情況、圍巖發(fā)育、移動等方式進(jìn)行工作。因此，選擇合適的巷道支護(hù)方式非常重要，但必須事先了解巷道的基本情況，然后根據(jù)理論與實踐的結(jié)合，選擇最合適、最有效的支護(hù)方式。如提高圍巖強(qiáng)度時，采用錨桿支護(hù)；穩(wěn)定系數(shù)高的巷道支護(hù)選用剛性支護(hù)；穩(wěn)定性差的巷道支護(hù)選用伸縮支護(hù)。

此外，應(yīng)該健全支護(hù)的監(jiān)督體制，確保工程完成的效率與質(zhì)量，一些井下工作人員想要了解圍巖發(fā)育的準(zhǔn)確參數(shù)，想要掌握圍巖的運動規(guī)律，想要了解支護(hù)方案的具體效果，需要更準(zhǔn)確的探測數(shù)據(jù)。為了增加強(qiáng)度測試的支持系統(tǒng)，您將首先需要建立和完善支持監(jiān)控系統(tǒng)，，和檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，也突然情況進(jìn)行進(jìn)一步的分析和研究，也可以進(jìn)一步跟蹤巷道支架，分析和預(yù)測圍巖可能發(fā)生并改正。如果能夠建立和完善相應(yīng)的監(jiān)督機(jī)制，將促進(jìn)支助方案的制定，為支護(hù)方案的設(shè)計提供依據(jù)。

并且應(yīng)該及時對于支護(hù)的設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，隨著現(xiàn)代煤礦企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)對經(jīng)濟(jì)效益的追求，巷道開采深度不斷加大，加大了礦山工作的難度和危險性。但由于國家和企業(yè)的資金投入和技術(shù)研究，煤礦巷道技術(shù)研究取得了一定的技術(shù)成果。但由于實踐與理論不能充分結(jié)合，所開發(fā)的技術(shù)方法不能直接應(yīng)用于煤礦巷道支護(hù)工作中。目前，由于老舊的支護(hù)設(shè)備和新技術(shù)，煤礦巷道的工作效率無法提高。因此，如果能夠及時對設(shè)備進(jìn)行更新和維護(hù)，使新技術(shù)能夠與井下設(shè)備相匹配，更好地應(yīng)用新技術(shù)，從而提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

最后還應(yīng)該對于工程的現(xiàn)場加強(qiáng)勘察，有必要對巷道施工現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查，了解圍巖特征，制定合理有效的支護(hù)方案，從而開發(fā)出更加合理的支護(hù)模式，提高支護(hù)效果。因此，在選擇支護(hù)方式時，要及時考慮一些突發(fā)情況，如圍巖的小變形會釋放出圍巖表面巖體破碎時產(chǎn)生的一些應(yīng)力，能夠很好地減少圍巖的變形。因此，在制定支護(hù)設(shè)計方案時，可以考慮多種支護(hù)方式相結(jié)合的方式，提高工作安全性。因此，在確定支護(hù)方式之前，需要對煤礦巷道的采場進(jìn)行調(diào)查，這有利于提高工作效率和安全。

4 支護(hù)技術(shù)的實施效果

以某工程為例，煤層工作面結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，沉積穩(wěn)定，煤層一般厚度約3.9～4.8m，巷道的平均長度為3.6 m，沿軸向長586m，傾斜時長度為367m。工作面在開采的過程中會有兩條斷層出現(xiàn)。

由于截面為單側(cè)斜梯，寬度約4.8m，高度約3.6m。上下兩側(cè)分別為3.72m和2.27m。嘗試進(jìn)行如下的設(shè)計：錨桿為3cm左旋無筋鋼筋螺栓，間距0.90m；采用Z2385樹脂筒，每個錨桿為3卷。巷道頂板中部布置長度為1.82cm的鋼絞線錨索，每排3根，長度5.0m。末端用樹脂固定。每根錨索使用6根樹脂，錨固長度約1.8m。

將初步設(shè)計的支護(hù)參數(shù)應(yīng)用于工程中，觀察頂板的移動量及兩側(cè)移動量。根據(jù)觀測結(jié)果，頂板最大沉降量1.1cm，最大沉降率5.3mm /d，最終沉降率控制在0.11mm /d以內(nèi)。遠(yuǎn)低于規(guī)定的位移。其次，巷道頂板沉降在11cm以內(nèi)，兩側(cè)相對收斂在10cm以內(nèi)，巷道的收斂變形在一段時間內(nèi)趨于穩(wěn)定，說明支護(hù)效果良好，非常穩(wěn)定。

通過上面的嘗試，可以得出：在使用錨桿，錨索支護(hù)技術(shù)的時候，可以加強(qiáng)頂板與兩側(cè)的連接完好程度，對于錨桿和頂板的錨索之間的距離和角度，應(yīng)該使其高度吻合，頂板支護(hù)的強(qiáng)度從兩側(cè)到中間逐步加強(qiáng)，要記住頂板兩邊的設(shè)計是關(guān)鍵，要靠兩側(cè)結(jié)構(gòu)的支持。其次，記住錨固端應(yīng)延伸至側(cè)部上部，使其既能錨固到穩(wěn)定的壓環(huán)上，又能通過形成三角形的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，整體充分發(fā)揮其支護(hù)作用。對于結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的頂板，通過錨鏈鋼帶，當(dāng)進(jìn)入向幫時候給一個特定的方向，特別是對錨索端部，確保錨固時候進(jìn)行的位置是承壓圈，此外，通過錨索錨桿形成倒三角的區(qū)域，可以防止冒落的突發(fā)，對于壓環(huán)的具體位置，不僅可以與采空區(qū)均勻巷道垮落高度和已垮落巷道高度進(jìn)行比較，還可以根據(jù)圍巖類別和分選儀數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。

在煤炭企業(yè)當(dāng)今的發(fā)展情況下，及時對于支護(hù)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和革新有利于煤炭企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升，從而實現(xiàn)在新的經(jīng)濟(jì)體制下煤炭經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，具有極大的現(xiàn)實意義。

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