煤巷全錨網支護托頂煤施工技術

孫喜鵬

(山西省煤炭建設監(jiān)理有限公司， 山西 太原 030012)

0 引言

當前在全國煤炭行業(yè)中較為先進的支護方式為煤巷全錨網施工。山西某煤業(yè)公司在下順槽厚煤段煤巷掘進中進行煤巷全錨網支護試驗，其下順槽掘進層位是二疊系下部二1煤層,煤層疏松,是典型的不穩(wěn)定煤層,煤層厚度為1.2～7.5 m，發(fā)育極不穩(wěn)定[1]。對此情況，該公司積極開展全錨網托頂煤的施工工作,取得了較好的效果。

1 托頂煤錨網施工措施

下順槽掘進至下35測點前36.5 m 時,迎頭頂?shù)装鍙堥_,煤厚達6 m[2]。根據(jù)現(xiàn)場條件,采取技術措施:

1) 正常托頂煤平頂施工時,首先,自巷道中線向兩幫開挖0.6 m寬、2.0 m長的空間;然后,繼續(xù)向前擴刷0.6 m,滿足一排網空間后,將1.2 m寬、2.0 m長的鋼筋網連接頂板施工錨桿、錨索;最后,繼續(xù)向兩幫各刷1.5 m達到巷道設計寬度,將網搭接連網后施工頂部兩邊及兩幫上部錨桿。

2) 采用手鎬落煤、掘進機出煤,首先延伸中線至迎頭。在落煤時,采用正臺階預留煤墻法,臺階長度為4 m。剔出兩幫自上而下兩根錨桿位置后,留設倒梯形斷面,下部一側預留煤體寬度不小于0.8 m。

3) 錨桿、錨索施工托頂后前5 m按照一排錨桿、一排錨索進行施工,間排距500 mm×800 mm;施工正常后按照錨桿+錨索聯(lián)合施工[3]。

2 支護措施

前期支護采取每排錨桿中間增打一排長度4 m錨索混合支護,緊跟迎頭補打6.2 m錨索加強支護。

后期支護托頂煤施工進行5～10 m且頂煤支護進入正規(guī)循環(huán)后,不再施工4 m錨索。其他支護形式與前期相同,按照正規(guī)循環(huán)進行支護。

1) 支護頂板措施。支護使用錨桿、錨索、硬質塑料網與鋼筋梯子梁等材料。在施工工作中,巷道頂板計劃安裝左旋無縱筋錨桿(φ20 mm×2 400 mm)7根,每根錨桿使用M22快速安裝螺母與φ23 mm減摩墊圈配合使用。設計800 mm施工錨桿間距，排距采用1 000 mm,錨固用2支錨固劑,錨桿錨固力≥8 t,預緊力≥4 t,預緊力矩≥200 N·m。圓形托盤用φ150 mm×10 mm的(巷道肩窩則是異形托盤)。為提高托頂煤支護體強度,施工前要鋼筋網和硬質塑料網捆綁覆蓋。鋼筋網設計規(guī)格是直徑6.5 mm、寬度1 200 mm、長度2 000 mm,硬質塑料網則是寬度1 000 mm、長度12 m。14#雙股鐵絲網，三花眼間聯(lián)網搭接長度為≤200 mm,其聯(lián)網間距設計≤200 mm。要求鋼筋梯子梁至少搭接一個孔位，保證支護體強度。在巷道頂板布置錨索依據(jù)間距1 600 mm、排距1 600 mm，也就是說巷道正頂安裝1根,2根錨索安裝在偏離中線位置1 600 m。每根錨索使用3支錨固劑。礦井回收廢舊U型鋼加工而成托盤(300 mm×300 mm×10 mm),錨索預緊力≥100 kN(20 MPa),錨固力≥260 kN[4]。用φ12 mm圓鋼加工成鋼筋梯子梁。

2) 兩幫巷道支護技術。兩幫巷道在施工中，按照巷道兩幫分別設計左旋無縱筋錨桿5根(φ20 mm×2 400 mm)，間距800 mm，排距1 000 mm,使用每孔兩卷錨固劑錨固。錨桿錨固力≥70 kN,預緊力≥40 kN,預緊力矩≥200 N·m。當煤層煤厚度大于3 m時,按照“3-3-3”施工,錨索和鋼筋梯子梁嚴格依照要求鋪設，鋼筋梯子梁要搭接至少一孔位，保證支護體強度。頂板依照一排錨索一排錨桿間距1 600 mm、排距1 600 mm。錨索直徑17.8 mm、長度6 200 mm鋼絞線。錨索每根使用3支錨固劑。用廢舊的U型鋼加工成300 mm×300 mm×10 mm的托盤。錨索預緊力≥100 kN(20 MPa),錨固力≥260 kN。鋼筋梯子梁按設計鋪設。用φ12 mm圓鋼加工鋼筋梯子梁,如圖1所示。

(a) 下順槽巷道支護斷面

(b) 巷道支護展開圖

3 安全技術措施

1) 托頂煤施工期間,必須對頂煤進行超前注水,使煤體充分濕潤銹結,注水孔布置在距離巷頂1～2 m范圍內,斷面內布置3～4個注水孔,注水孔深度不小于6 m,注水壓力為2～4 MPa,每班注水時間不小于2 h。

2) 頂部寬度刷夠2 m后,及時鋪設頂網并使用單體柱配合工字鋼進行臨時支護。在寬度刷夠5 m后及時鋪設鋼筋梯子梁后施工2.4 m左旋無縱筋錨桿進行頂部支護。

3) 頂部支護未完成前,不得拆除單體柱,施工期間要隨時排查單體柱臨時支護情況,發(fā)現(xiàn)漏液、卸載情況應及時處理。

4) 施工長度達到3 m后,巷道兩幫距巷幫500 mm左右位置各布置一道抬棚,使用單體柱+工字鋼打設，要求一梁三柱，初撐力≥50 kN，且必須安裝防倒裝置(防倒器或鋼絲繩捆綁)。

4 施工效果判斷

在全錨網支護巷道托頂煤施工段巷道布置了一組錨索測力計和頂板離層儀,以定期觀測。

定期觀察結果見圖2。由圖2可以看出,錨索預應力值在7～12 d時出現(xiàn)變化,達到最大值6 MPa,之后趨于穩(wěn)定;頂板離層儀在第12 d時深部基點讀數(shù)達到100 mm、淺部基點讀數(shù)達到40 mm,之后逐漸趨于穩(wěn)定。

5 結論

煤巷全錨網支護托頂煤應根據(jù)現(xiàn)場具體情況制定切實可行的施工方案。

(a) 錨索預應力值

(b) 觀測結果值

煤巷全錨網支護托頂煤施工改變了傳統(tǒng)的沿頂施工方式,對于工作面開采順利推進、提高工作面回采率都有著極為重要的意義,為同類礦井煤層條件下區(qū)段托頂煤錨網支護提供了良好的借鑒作用。