關(guān)于煤礦回采工作面巷道高強支護技術(shù)的研究

馬海旺 王國召

摘 要： 科技在不斷發(fā)展，社會在不斷進步，煤礦企業(yè)在我國發(fā)展十分迅速，簡要分析了煤礦回采工作面掘進過程中巷道出現(xiàn)破壞的原因，結(jié)合巷道支護具體案例，提出“錨桿+金屬網(wǎng)+錨索”、“單柱液壓支架+鋼梁”的聯(lián)合高強支護方案。實踐檢驗發(fā)現(xiàn)本支護方案能夠達到預(yù)期的效果，對于保障井下安全具有重要的理論意義和實踐意義。

關(guān)鍵詞： 回采;工作面;巷道;高強支護

【中圖分類號】TD353 【文獻標識碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.25.175

引言：煤炭生產(chǎn)的安全性在一定程度上受制于巷道的支護效果和支護質(zhì)量。近年來，隨著采煤工藝和采煤技術(shù)的不斷進步，以及開采深度的不斷升入，工作面巷道的地質(zhì)情況越發(fā)的復雜，巷道內(nèi)的礦壓現(xiàn)象問題越來越嚴峻，從而對巷道支護造成困難。針對上述問題，為保證巷道的掘進速度、推進速度的要求，需采用效果更好、更加安全的支護方式。本文著重對煤礦采煤機掘進中的高強支護技術(shù)進行研究。

1 高強支護技術(shù)的概述

上文已述，我國對于煤炭資源有著巨大的需求量且煤炭采掘業(yè)有著很長的發(fā)展時間，并且由于采掘工作有著極高的安全性要求，因此高強支護工作應(yīng)運而生，并在廣泛的應(yīng)用和實踐中有了極大的發(fā)展，其技術(shù)也獲得了不斷地完善，同時，完整的高強支護技術(shù)也為煤炭采掘業(yè)帶來了生產(chǎn)效率的巨大提升。所謂高強支護技術(shù)，指的就是利用錨桿、鋼絲及錨索等裝置制造出來的支護設(shè)備。高強支護技術(shù)在采煤掘進的過程中可以給整個工程帶來更多的安全保障。尤其是一些地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復雜且具有頂軟、底軟、煤層軟的特性的地區(qū)中，煤礦工作人員都會把兩種或兩種以上的支護結(jié)構(gòu)結(jié)合起來進行使用。這么做能夠利用挖掘巷道內(nèi)部地質(zhì)條件的承載力提升內(nèi)部穩(wěn)定性，同時節(jié)省高強支護技術(shù)所需材料的成本。能夠使巷道內(nèi)部的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定并牢固，因此高強支護技術(shù)除了能夠使挖掘工作在更安全的條件下進行以外，還能夠使支撐所需要的成本有效的得到控制，在實際工程中有著極高的應(yīng)用價值。

2 煤礦回采工作面巷道高強支護技術(shù)

2.1 頂板支護方案及技術(shù)參數(shù)

頂板通過錨桿進行支護，用到的錨桿為左旋螺紋鋼錨桿。錨桿的規(guī)格尺寸為直徑20mm，長度2m。每排錨桿之間的距離為0.9m，每排設(shè)計5根錨桿，同時還需要配合使用鋼帶，長度為4.8m。頂板中通過2根錨索進行支護，分別布置在頂板左右兩側(cè)，呈對稱分布，鋼索使用的是鋼絞線，直徑和長度分別為17.8mm和6.2m，同時還會用到鋼托盤。由于巷道圍巖存在斷層構(gòu)造應(yīng)力，為了進一步保障工作面安全，還需要采用被動支護措施。根據(jù)前期勘察結(jié)果發(fā)現(xiàn)斷層構(gòu)造應(yīng)力的影響范圍大約為10m。通過單體液壓支柱結(jié)合鋼梁的方式對該區(qū)域?qū)嵤┲ёo。所使用的鋼梁長度為4.4m，每根鋼梁下面設(shè)置3根液壓支柱，相臨支柱間的距離為1.7m，相鄰鋼梁間的距離設(shè)置為1m。對于特殊位置，比如頂板壓力大、出現(xiàn)破碎時，可以適當縮小相鄰鋼梁間的距離，可設(shè)置為0.5～0.6m。使用的單體液壓支柱型號為DWX—2.8m、DWX—3.15m、DWX—3.5m。采用這種支護方式時，為了避免單體液壓支柱出現(xiàn)傾倒現(xiàn)象，需要通過直徑為6mm的鋼絲繩，對同一鋼梁上的液壓支柱進行串栓，且在端頭通過繩卡子對鋼絲繩進行牢固固定。

2.2 光爆錨噴網(wǎng)高強支護技術(shù)

在通常的情況下，錨桿具有一定的加固拱作用，工作人員往往會將其應(yīng)用在圍巖當中薄弱部位，不僅能夠起到一定的改善作用，而且還可以進一步提高圍巖的抗剪切作用。加固拱結(jié)構(gòu)在一般的情況下都會設(shè)置在礦井的深處圍巖部位，這樣能夠讓該部位圍巖整體的穩(wěn)定性得到充分的提高，并且還能夠降低巷道上方圍巖出現(xiàn)程度較小的變形或松動問題，采煤工作整體的掘進效率和操作安全性得到進一步的提高。另外，錨桿能夠起到很好的懸吊效果，工作人員可以在一些將要發(fā)生冒落的圍巖處在錨桿懸吊的作用下，可以穩(wěn)定的在圍巖上方固定，再加上錨桿的支撐，將要發(fā)生冒落的圍巖因此得到有效的支撐，這部分的重載荷也可以有效的分擔。此外，錨桿支護還具有一定的強補效果，工作人員在通常的情況下會在巷道的周圍加設(shè)一些錨桿，這樣能夠讓處于巷道更深位置的載荷得到明顯的降低，圍巖的強度也因此會得到增加。所謂的組合梁，就是將錨桿放置于層狀的巖層位置，這樣能夠起到很好的支護效果，巷道作業(yè)整體的安全性也得到進一步提高。

2.3 高強支護方案的設(shè)計

1）頂板錨桿支護參數(shù)：所采用錨桿的直徑為20mm，長度為2500mm的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿之間的間距為700mm，每排錨桿的間距為800mm，采用2卷MSK23/70的錨固劑對其進行固定。2）兩幫錨桿支護參數(shù)：采用錨桿的直徑為18mm，長度為2100mm的螺紋鋼錨桿。錨桿之間的間距為700mm，每排錨桿的間距為800mm，采用1卷MSK23/70的錨固劑對其進行固定。3）底板錨桿支護參數(shù)：采用錨桿的直徑為20mm，長度為2500mm的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿。錨桿之間的間距為700mm，每排錨桿的間距為800mm，采用2卷MSK23/70的錨固劑對其進行固定。4）加掛鋼筋網(wǎng)：鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格的形狀為正方形，長度為150mm。頂板鋼筋網(wǎng)網(wǎng)片的長度為5000mm，寬度為800mm;兩幫鋼筋網(wǎng)網(wǎng)片的長度5000mm，寬度為2000mm。5）加裝鋼帶：對于巷道頂板和兩幫的單個錨桿采用W型鋼帶對其進行連接，使單個錨桿形成一個承載整體。6）加裝錨索：在巷道底角布置錨索，所布置錨索的角度呈45°，所選錨索的直徑為15.24mm，錨索的長度為4000mm，每排錨索的間距為1400mm，采用3卷樹脂藥卷進行固定。

結(jié)語：煤礦回采工作面巷道支護是保障煤礦生產(chǎn)安全的重要措施和手段，對于一些特殊區(qū)域，采用普通支護方式無法滿足實際使用需要。本文針對工作面巷道圍巖出現(xiàn)斷層構(gòu)造的情況，采用高強支護方案，具體為“錨桿+金屬網(wǎng)+錨索”、“單柱液壓支架+鋼梁”的聯(lián)合支護模式。對本高強支護方案進行測驗發(fā)現(xiàn)，巷道頂板和兩幫位移變形情況完全在可以控制的范圍以內(nèi)，整體呈現(xiàn)出穩(wěn)定性的特征，保障了回采工作面掘進過程的安全。

參考文獻

[1] 賈學軍.一種新型綜掘超前支護裝置在工程中的實踐與應(yīng)用[J].礦山工程，2019，7（3）：296-303.

[2] 彭江.近距離煤層回采工作面過采空區(qū)支護技術(shù)研究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2019（11）：55-56.

[3] 劉明.巷道高強度、高預(yù)應(yīng)力錨桿索強力支護技術(shù)效果監(jiān)測分析[J].山東煤炭科技，2019（10）：36-38;41-44.