支護技術(shù)在煤礦開采工程中的應(yīng)用研究

摘" 要：支護技術(shù)作為煤礦開采工程中的關(guān)鍵技術(shù)，支護體系整體質(zhì)量直接影響煤礦開采的安全性，立足工程實際選擇適宜支護方式，保障支護過程的規(guī)范性和最終支護效果，能夠促進煤礦開采作業(yè)有序開展。因此，結(jié)合工程實例，對錨網(wǎng)索噴支護技術(shù)的應(yīng)用原則和支護實踐進行了分析，先合理搭設(shè)錨桿錨索，而后懸掛鋼絲網(wǎng)，最后進行混凝土噴漿，有效控制了巖體、煤塊脫落，提升了煤礦開采的安全性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：煤礦開采 ""大斷面巷道" "錨網(wǎng)索噴支護 ""施工安全

中圖分類號：TD353

Research on the Application of Support Technology in Coal Mining Engineering

ZHANG Gaoliang

Fuxing Group Co.， Ltd. Fuxing Coal Mine， Zaozhuang， Shandong Province， 277319 China

Abstract： As a key technology in coal mining engineering， the overall quality of the support system directly affects the safety of coal mining. Based on the actual engineering situation， selecting suitable support methods can ensure the standardization of the support process and the final support effect， and promote the orderly development of coal mining operations. Therefore， based on engineering examples， the application principles and support practices of anchor net cable spraying support technology were analyzed. First， anchor rods and cables were reasonably erected， then steel wire mesh was suspended， and finally concrete spraying was carried out. This effectively controlled the detachment of rock mass and coal blocks， and improved the safety and stability of coal mining.

Key Wwords： Coal mining; Large section roadway; Anchor net cable spraying support; Construction safety

煤礦開采工程作業(yè)環(huán)境惡劣、復(fù)雜，在巷道掘進期間會破壞周圍地層結(jié)構(gòu)，容易引起坍塌問題，需要運用支護技術(shù)手段來控制巷道變形。尤其是一些斷面較大的巷道，更要進行支護施工，通過錨固支架等方式來增強巷道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，以防結(jié)構(gòu)松散影響正常開采以及威脅人員生命安全。錨網(wǎng)索噴支護技術(shù)在大斷面巷道支護中的應(yīng)用優(yōu)勢較為明顯，可維持巷道頂?shù)装搴蛢蓭头€(wěn)定性，為煤礦資源順利開采提供安全條件，加大對該支護技術(shù)的研究對煤礦工程安全、高效開展有著重要意義。

1 "工程概況

以某煤礦開采工程為例，該工程巷道斷面距離較大，整體呈矩形結(jié)構(gòu)，寬度為7.2 m，高度為5.7 m，為保障煤礦巷道掘進開采過程中的安全性，根據(jù)支護技術(shù)的應(yīng)用要求，將巷道劃分為三段，分別為0～10 m段、11～39 m段和40～50 m段。該煤礦開采區(qū)域工作面圍巖相對完整，但也存在少量裂隙和夾層，需要設(shè)計科學(xué)、合理的支護方案來保證巷道結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定。

2 "錨網(wǎng)索噴支護技術(shù)要求

該工程支護施工中，技術(shù)人員需要明確錨網(wǎng)索噴支護時需遵循的原則。第一，一次性完成支護作業(yè)。由于本工程屬于大斷面巷道，為減少施工成本，保障支護效果，在施工之前需要做好全面細致調(diào)研工作，收集詳細參數(shù)信息，進行科學(xué)、準確的支護設(shè)計，保障方案合理，能夠一次性完成支護作業(yè)，從而營造安全的煤礦資源開采環(huán)境。第二，保證預(yù)緊力擴散合理。該工程支護效果受到錨索預(yù)緊力的影響較大，通常要根據(jù)現(xiàn)實情況選擇適宜的錨桿預(yù)緊工具，并施加合適的預(yù)緊力，保障該作用力的擴散范圍足夠，從而提高整體支護效果。第三，要遵循三高一低原則。實際開展支護作業(yè)時，需要保障強度、剛度和可靠性高，同時也要降低整體的支護材料密度，在確保支護質(zhì)量的同時減少支護成本，提高支護工程的綜合效益^[1]。

3 "錨網(wǎng)索噴支護參數(shù)

該煤礦開采工程巷道支護時運用的錨桿規(guī)格為φ22 mm×2 400 mm螺紋鋼錨桿（扭矩400～550 N·m），150 mm×150 mm×10 mm蝶形鋼板托盤，減磨墊片，調(diào)心半圓形墊圈；錨索規(guī)格為φ22 mm鋼絞線，頂錨索、幫錨索、鎖口錨索長度分別為8 300 mm、4 300 mm、8 300 mm；300 mm×300 mm×16 mm錨索托盤，調(diào)心球墊，其他支護參數(shù)如表1所示。

4 "錨網(wǎng)索噴支護實踐

該煤礦開采工程運用錨網(wǎng)索噴技術(shù)時，先要做好基面清理和安全檢查工作，根據(jù)大斷面巷道特點和支護要求，鉆設(shè)孔洞，注入錨固劑后安裝錨桿和錨索，而后找準鋼絲網(wǎng)的位置進行懸掛處理，最后將配置好的混凝土噴射到鋼絲網(wǎng)上，凝固后可形成巷道圍巖防護層，再利用其他錨索配件共同加固巷道結(jié)構(gòu)，從而保障巷道頂板和兩幫結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性^[2]。該技術(shù)的應(yīng)用流程如圖1所示。

4.1 "錨桿錨索搭設(shè)

4.1.1" 搭設(shè)錨桿

頂部錨桿搭設(shè)時需結(jié)合現(xiàn)場施工情況制作專用錨桿，確保錨桿長度和間距合理。本工程支護施工中使用CMM2-24雙履帶全液壓錨桿鉆車鉆孔施工，該設(shè)備可以實現(xiàn)自動行走，并在液壓缸、主副導(dǎo)軌的作用下實現(xiàn)全方位、多角度鉆孔，該設(shè)備所用的鉆頭直徑超過了錨桿直徑，可以滿足錨桿安裝要求。借助鉆孔設(shè)備打孔后先要徹底清理孔內(nèi)雜物，而后注入錨固劑，通過泵送注入的方式將材料注入到孔底，并保證整體的飽滿度。而后進行錨桿施工，按照從外向內(nèi)的順序逐步將其推入錨孔內(nèi)，使其能夠與錨固劑和周圍巖體之間緊密相連，錨桿露出錨孔的長度最小為10 mm，最長為50 mm；搭設(shè)巷道兩幫錨桿時，也使用上述鉆孔設(shè)備，順著與巷壁呈垂直狀態(tài)的角度打孔，整個過程需要控制好錨桿孔之間的距離和每排錨桿的距離，誤差不能超過100 mm。打孔后要將錨固劑注入其中，增強該結(jié)構(gòu)部位的錨固力，等錨固力達到190 kN后按照頂部錨桿安裝方式進行施工^[3]。

4.1.2" 錨索施工

錨索施工中也使用相同的打孔設(shè)備，具體操作過程中需控制孔位和傾角誤差，分別在30 mm和1 mm以內(nèi)，保證錨索孔的穩(wěn)定性。在進行巷道頂部錨索施工時，分別使用MSK2335和MSZ2360型錨固劑，分階段張拉預(yù)緊，第一次張拉力要超過300 kN，第二次張拉力需超過250 kN。在進行巷道兩幫錨索施工中，操作流程與頂部錨索施工相同，分別加入兩種型號錨固劑后，將錨索放入孔內(nèi)進行張拉處理，錨索留在孔外的長度最小為150 mm，最長為250 mm。而后分階段張拉預(yù)緊，兩次張拉力分別在200 kN和180 kN以上。

"4.2" 懸掛鋼絲網(wǎng)

"4.2.1" 鋼筋預(yù)處理

錨桿錨索錨固處理后，還需要對支護中所用的鋼筋材料進行預(yù)處理，先檢查鋼筋材料的外觀質(zhì)量，清除表面存在油污、銹蝕、裂紋的材料，而后進行調(diào)直和冷拉處理^[4]。確認材料質(zhì)量和性能達標后，根據(jù)煤礦開采工程巷道支護施工要求，設(shè)計鋼筋網(wǎng)焊接方案，對不同規(guī)格、長度的鋼筋進行焊接處理，而后運輸?shù)藉^固作業(yè)面。本工程中運用的鋼絲網(wǎng)尺寸主要涉及長3 000 mm×寬1 000 mm和長2 500 mm×寬1 000 mm兩種。

4.2.2" 制作和懸掛鋼絲網(wǎng)

先懸掛3 000 mm×1 000 mm的鋼絲網(wǎng)，對邊連接，而后使用14#雙股鐵絲沿著對邊連接一側(cè)進行隔孔連接固定，為保證整體結(jié)構(gòu)的緊固性，通常要擰3圈。頂部懸掛的鋼絲網(wǎng)主要規(guī)格為2 500 mm×1 000 mm，對接3張相同規(guī)格的鋼絲網(wǎng)，兩幫部位則分別使用規(guī)格為2 500 mm×1 000 mm和3 000 mm×1 000 mm鋼絲網(wǎng)，需要做好對邊連接緊固處理工作，整個過程應(yīng)避免出現(xiàn)網(wǎng)兜現(xiàn)象，確保每個鋼絲網(wǎng)面應(yīng)力均勻，否則需要重新錨固接網(wǎng)，直至合格。

"4.2.3" 布置透水管

本工程使用φ80 mm柔性性能良好且抗性能力強的透水管，將其布設(shè)到裂隙凹槽部位，應(yīng)保證與圍巖表面緊密貼合，確保能夠充分發(fā)揮透水作用。在安裝透水管時需要在兩端預(yù)留接頭位置，用于連接配套設(shè)施，同時還要間隔埋設(shè)方格網(wǎng)，網(wǎng)格之間間距為5 m，可以形成較為完整的排水管網(wǎng)，方便施工期間快速排出滲透水。

4.3" 噴射混凝土

4.3.1" 配置混凝土漿液

噴射混凝土是該工程所用支護方法中的重要環(huán)節(jié)^[5]。通常會根據(jù)工程所處區(qū)域環(huán)境條件和地質(zhì)情況，結(jié)合支護要求提前配置混凝土材料，本工程使用C42.5強度水泥、粒徑≤16 mm的粗骨料和含水量在（6±1）%以內(nèi)的細骨料為主要材料，在攪拌過程中加入了8%～10 % BR-3防水劑，而后均勻充分攪拌，其回彈率、密實度和抗?jié)B能力都達到施工要求標準。

4.3.2" 混凝土噴射

在噴射混凝土之前需清理巷道作業(yè)面，提前確定好電纜和管道的位置，并將圍巖表面松動部位清理掉，同時除去表面粉塵，使待噴作業(yè)面濕度達標。另外，要對作業(yè)面進行平整處理，以免出現(xiàn)較大的高度差異。保證作業(yè)面平滑后，在采煤面后5～10 m的位置，利用專門的噴射機進行噴射施工，需要保證噴嘴朝下，而后開啟計量泵，緩慢送入壓力風，需要保證風壓合格，不能低于0.45 MPa，但是需要控制在0.75 MPa以內(nèi)。噴射效率要維持在15～20 m³/h以內(nèi)，應(yīng)保證噴射均勻，要求全面覆蓋錨桿錨索，保障噴射支護效果良好。

5 "支護效果

在本工程巷道部位設(shè)置監(jiān)測站，每個站點之間間隔20 m，分別測量大斷面巷道頂板、兩幫的移近量。通過監(jiān)測結(jié)果來看，隨著巷道掘進深度的持續(xù)深入，頂板和兩幫的圍巖也逐漸移近，在0～40 m段內(nèi)，上述參數(shù)變化幅度較為明顯，但是沒有超過安全值?？梢姡诖髷嗝嫦锏乐ёo中運用錨網(wǎng)索噴支護手段可以獲得顯著效果，能夠保障煤礦開采期間圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有效控制了頂板、兩幫煤體、巖體脫落問題的發(fā)生率。

6 "結(jié)語

錨網(wǎng)索噴支護技術(shù)在煤礦開采工程巷道支護中的應(yīng)用優(yōu)勢較為明顯，即使在大斷面巷道作業(yè)條件下也可以保證整個過程的穩(wěn)定性。在實際應(yīng)用該支護技術(shù)手段時需要明確技術(shù)要點和遵循原則，根據(jù)工程實際情況合理設(shè)計支護參數(shù)，同時也要嚴格按照技術(shù)流程進行規(guī)范施工，保證錨索錨桿、鋼絲網(wǎng)的安裝效果以及混凝土的噴射質(zhì)量，確保能夠形成安全、有效的支護體系，為煤礦安全開采提供保障。

參考文獻

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[3]李鴻.大斷面巷道支護技術(shù)在煤礦工程中的應(yīng)用探析[J].當代化工研究，2023（5）：86-88.

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[5]玄忠堂.煤礦深部開采沖擊地壓巷道吸能穩(wěn)構(gòu)支護機理與實踐[D].北京：中國礦業(yè)大學(xué)（北京），2021.