厚煤層綜放工作面大斷面切眼支護(hù)實(shí)踐研究

秦會錦

（山西潞安集團(tuán)臨汾分公司，山西 臨汾 041000）

綜放工作面所采煤層較厚，在滿足綜放設(shè)備安裝尺寸條件下，會預(yù)留一定厚度的頂煤。但是因受切眼施工、煤巖特性和地質(zhì)條件的影響，頂煤強(qiáng)度和完整性會下降，特別是對于頂板圍巖條件差、煤層節(jié)理裂隙發(fā)育的切眼，支護(hù)難度較大。傳統(tǒng)的綜放工作面切眼多采用先掘主切眼，而后進(jìn)行副切眼的刷大，切眼的支護(hù)多采用架棚支護(hù)。綜放工作面在進(jìn)行主切眼掘進(jìn)和刷切眼時均需要架棚，施工繁瑣，且棚架在巷道施工成型較差時易出現(xiàn)棚子變形、扭斜等問題，影響切眼支護(hù)效果；在安設(shè)綜采設(shè)備時，需要對棚架進(jìn)行回撤，不利于高效快速安裝[1-4]。山西潞安集團(tuán)余吾煤業(yè)以往切眼多采用架設(shè)11#礦工鋼支護(hù)，為了克服架棚支護(hù)弊端，提高切眼施工和設(shè)備安裝速度，在1205放頂煤工作面切眼實(shí)施錨網(wǎng)索支護(hù)，局部破碎地帶采用架設(shè)U型鋼棚支護(hù)，取得了較好的支護(hù)效果。

1 工作面切眼概況

1205工作面位于北一采區(qū)，工作面所采煤層為山西組3#煤層，煤層厚6.0～7.0m，平均為6.6m，中部含有一層均厚0.15m的夾矸，工作面傾角為3°～4.5°，平均為3.7°，整體呈現(xiàn)西低東高形態(tài)。1205工作面設(shè)計可采走向長度為1024m，傾向長度為301m，采用放頂煤開采，采放比為1:1.2。工作面所采3#煤層煤體松軟，節(jié)理裂隙發(fā)育，偽頂為均厚0.4m的灰黑色含砂泥巖，直接頂為均厚3.5m的深灰色泥巖-粉砂質(zhì)泥巖，基本頂為均厚14.2m的細(xì)中粒砂巖，直接底為均厚1.8m的砂質(zhì)泥巖，基本底為均厚2.1m的粉細(xì)粒砂巖。工作面切眼設(shè)計尺寸（高×寬）3700mm×8500mm，采用錨網(wǎng)索支護(hù)；局部圍巖條件較差地段采用架設(shè)U型鋼棚子支護(hù)，設(shè)計尺寸（高×寬）3600mm×8200mm。

2 架棚支護(hù)弊端分析

放頂煤工作面采用架棚支護(hù)，屬于被動支護(hù)，其優(yōu)點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度大，對巷道條件適應(yīng)性較好；缺點(diǎn)是施工繁瑣，勞動強(qiáng)度大，不利于高效掘進(jìn)，且在安裝綜采設(shè)備時需要對棚子進(jìn)行回撤，存在回撤風(fēng)險，不利于安全高效安裝。

架棚支護(hù)在支護(hù)前期與巷道圍巖接觸不實(shí)，處于等壓狀態(tài)，這樣易造成支護(hù)初期巷道圍巖處于弱支護(hù)或者無支護(hù)狀態(tài)，引發(fā)圍巖離層和變形，尤其對于圍巖條件較差的巷道和煤巷，易出現(xiàn)頂板變形破壞。圍巖變形破壞促使巷道成型較差，致使棚子與圍巖接觸較差，受力不均，出現(xiàn)棚子扭曲變形，不利于棚架對圍巖形成及時有效的支護(hù)。

3 支護(hù)方案的確定

3.1 正常地段錨網(wǎng)索支護(hù)

錨網(wǎng)索支護(hù)屬主動式支護(hù)，是錨索支護(hù)、錨桿支護(hù)和金屬網(wǎng)護(hù)幫護(hù)頂?shù)穆?lián)合應(yīng)用。支護(hù)參數(shù)如下：

頂錨桿選用規(guī)格為Ф20mm×2600mm的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿間排距為800mm×800mm，頂角錨桿與水平呈70°夾角，頂錨桿錨固力不低于75kN。

頂錨索采用規(guī)格為Φ17.8mm×8000mm的鋼絞繩，錨索間排距為2000mm×2000mm，要求錨索預(yù)緊力不低于120kN。

幫錨桿選用規(guī)格Ф20mm×2400mm的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿間排距為1000mm×800mm，幫錨桿錨固力不低于60kN。

頂板和兩幫在施工錨桿或錨索前，提前鋪設(shè)孔徑為30mm×30mm的金屬菱形網(wǎng)和W鋼帶，金屬網(wǎng)搭接不低于200mm。鑒于1205工作面切眼寬度已經(jīng)達(dá)到8.5m，屬于大跨度支護(hù)，為了進(jìn)一步提升頂板的穩(wěn)定性，在錨網(wǎng)索支護(hù)的基礎(chǔ)上打兩排傾向棚子，棚梁采用3.5m長11#礦工鋼，棚腿采用4.15m的單體柱，兩排棚子間距為1.6m。如圖1所示。

圖1 1205工作面切眼正常地段錨網(wǎng)索支護(hù)參數(shù)

3.2 異常地段U型鋼棚支護(hù)

因受F14斷層影響，1205工作面切眼個別地段圍巖條件較差。根據(jù)礦井巷道支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，北一采區(qū)順槽寬度超過4m的巷道均采用架設(shè)U型鋼棚支護(hù)。鑒于1205工作面切眼跨度已達(dá)8.5m，采用錨網(wǎng)索支護(hù)難以達(dá)到預(yù)期支護(hù)效果，決定采用U32型鋼支護(hù)。棚子下寬8.2mm，高3.6m，棚距0.6m，棚腿與棚梁搭接處采用專用卡纜進(jìn)行固定，棚子與棚子間采用連桿進(jìn)行固定，以期提高棚子的抗扭斜性能和抗傾倒性能。要求架設(shè)U32型鋼棚子前先采用金屬網(wǎng)進(jìn)行護(hù)幫和護(hù)頂，架設(shè)棚子后，采用背板或者半圓木將棚子與圍巖間的縫隙填充背實(shí)，確保棚子接幫、接頂嚴(yán)實(shí)，避免棚子因受力不均引起扭斜或變形。為了進(jìn)一步提高拱形棚子支護(hù)質(zhì)量，在拱形棚子中部補(bǔ)加液壓單體柱。U32型鋼棚子參數(shù)如圖2所示。

圖2 1205工作面切眼異常地段支護(hù)參數(shù)

3.3 支護(hù)效果監(jiān)測

為了研究新支護(hù)形式下1205工作面切眼支護(hù)效果，在掘進(jìn)期間距離掘進(jìn)迎頭每隔20m布置一個“十字觀測點(diǎn)”，測量周期為掘進(jìn)施工至設(shè)備安裝完畢。觀測結(jié)果顯示：正常地段錨網(wǎng)索支護(hù)條件下頂?shù)装逡平繛?79mm，頂板下沉量為48mm，分別為設(shè)計高度的4.8%和1.2%，兩幫移近量為339mm，為設(shè)計寬度的4.0%；異常地段U型鋼拱形棚支護(hù)條件下頂?shù)装逡平繛?21mm，頂板下沉量為22mm，分別為設(shè)計高度的3.4%和0.6%，兩幫移近量為226mm，為設(shè)計寬度的2.7%。由此可知，在新支護(hù)條件下，1205厚煤層綜放工作面切眼變形量不足5%，支護(hù)效果較好，能夠滿足綜采設(shè)備安裝所需尺寸要求，且錨網(wǎng)索支護(hù)施工速度相比于傳統(tǒng)架棚支護(hù)施工速度提高了1/4，避免了后期棚架回撤，實(shí)現(xiàn)1205工作面切眼的快速掘進(jìn)和快速安裝。

4 結(jié)語

1205工作面屬于厚煤層綜放工作面，通過在不同地段實(shí)施不同支護(hù)方式有效地保證了切眼的支護(hù)效果，尤其是正常地段采用錨網(wǎng)索配合單體柱托棚代替了傳統(tǒng)的架棚支護(hù)，不僅取得了較好的支護(hù)效果，且施工速度顯著提升，職工勞動強(qiáng)度明顯下降，避免了設(shè)備安裝期間棚架回撤問題，有利于工作面的高效掘進(jìn)和安裝，具有較好的推廣應(yīng)用價值。