煤巷快速掘進錨網索支護技術實踐與分析①

摘 要：針對七一新發煤業公司北翼五采區專用回風巷采用煤巷快速掘進技術后，原有支護方式已不能滿生產需要的情況，提出了適宜該礦具體地質條件的煤巷快速掘進錨網索支護技術，并通過現場實踐和支護效果監測分析，充分肯定了錨網索聯合支護技術在控制巷道圍巖變形，保證礦井正常安全生產，提高了煤礦企業經濟效益。

關鍵詞：快速掘進 錨網索支護 圍巖變形

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（a）-0061-02

1 工程概述

在煤礦企業生產中，煤礦巷道實現快速掘進是煤礦企業保持穩定高產高效的基礎，但巷道支護技術日益成為影響煤礦煤巷掘進速度的重要因素之一。近年來錨桿支護技術的發展，大大增強了煤礦巷道支護效果，提高了煤礦巷道的掘進速度，降低了工人勞動強度，為煤礦企業擴大產能、提高效益具有重大意義[1]。

七一新發煤業公司北翼五采區專用回風巷改炮掘為綜掘機掘進后巷道掘進速度得到很大提高，迫切需要對原來已不適用的支護技術進行改進優化。五采區專用回風巷設計原長度1180 m，所采煤層為山西組3#煤層，3#煤層于本區域分為上、下兩層，本工作面沿3#上層煤頂板掘進，3#上煤層平均厚度為2.0 m，平均傾角7°，不易跨落，煤層層理分明，節理發育，地質構造簡單，煤層直接頂板為砂質泥巖、細質砂巖，底板為泥巖、砂質泥巖。

2 快速掘進影響因素分析

由于該礦北翼五采區專用回風巷采用綜掘機掘進，掘進速度大大提高，經過現場實地調研和與該礦工程技術人員溝通，分析認為該礦原有支護方式已經遠遠不能滿足現在掘進速度，另外考慮該巷道所處的不利地質條件，必須提出更加適宜的支護方案。經分析，影響的因素主要包括以下幾點[2]。

（1）地質條件特殊，加劇了巷道圍巖的支護難度。北翼五采區專用回風巷在掘進中破底板巖層掘進，煤層含若干層夾矸，煤質較脆。煤層直接頂板為砂質泥巖、細質砂巖，節理發育，不易垮落；底板為泥巖、砂質泥巖，巖石較頂板巖石較軟，巷道采用快速掘進技術后再低盈利的影響下礦壓顯現較為復雜，底板鼓起量較大，對巷道的支護效果要求較高。

（2）巷道快速掘進擾動加劇了巷道圍巖的破壞。北翼五采區專用回風巷采用綜掘機掘進后，在一定程度上改善了原有炮掘方式對周圍巷道圍巖的劇烈擾動，但巷道圍巖仍不可避免會受到掘進的擾動影響，巷道掘進擾動會進一步弱化圍巖巖性，加劇巷道圍巖的破壞，從而增加了支護的難度。

（3）原有支護方式不適宜。該礦原有支護方式不能有效抑止巷道圍巖的移動和變形，巷道圍巖受到擾動破壞后巷道斷面急劇減小，嚴重威脅礦井的正常安全生產。該礦使用的托盤參數不合理，尺寸偏小且厚度較薄，支護系統整體剛度偏小，并且由于錨索預緊力大于錨桿的預緊力，不及時進行再次緊固導致錨桿的支護能力沒有有效發揮。

（4）工序混亂，施工組織不完善。由于種種原因該礦采用平行作業的方式并沒有強調工序間的相互配合，上道工序沒有為下道工序做好充分的準備，導致多工序作業的配合較為混亂，施工組織不完善，做了很多不必要的重復工作，導致工作效率不高。

3 錨網索支護技術設計

北翼五采區專用回風巷為矩形斷面，毛斷面規格：寬4.7 m，高3.1 m，凈斷面規格為：寬4.5 m，高3 m。為了配合該巷道的快速掘進作業，優化巷道支護參數是一個主要措施，礦技術部門與有關專家經過對現場進行勘查論證，對原巷道支護參數作了科學調整，擬采用錨網噴聯合支護技術[3]。初次支護均采用高強樹脂錨桿配合高強錨索的組合支護系統；永久支護在巷道掘進成型后，進行全斷面噴射混凝土支護，具體的支護斷面圖如下圖1所示。

3.1 頂板支護方式及參數

頂板具體的支護方式為錨桿間距800 mm，排距800 mm，每排布置6排錨桿；錨索的布置采用沿巷道布置二排錨索，每排錨索間距1.6 m，距幫1250 mm處分別打設一排的布置方式；頂板兩幫側的頂錨桿垂直于頂板向外偏10°，其余錨桿和錨索全部垂直頂板打設。

支護材料：錨桿為桿體為22#左旋螺紋鋼，桿尾螺紋M24，長2.4 m的錨桿；錨桿采用兩支樹脂藥卷加長錨固，一支規格為K2350；另一支規格為Z2350，鉆孔直徑為28mm，錨固長度為1270 mm；托盤采用尺寸為150×150×10 mm的高強度托盤；錨索為φ17.8 mm，長度7.5 m，1×7股高強度低松弛鋼絞線；錨索采用樹脂加長錨固，采用三支Z2350樹脂藥卷錨固，鉆孔直徑φ28 mm；錨索托盤采用300×300×16 mm高強球型托盤；護網采用規格為4000×1000 mm，網孔規格為50×50 mm的焊接鋼絲網片，相鄰網搭接100 mm，16#綁絲聯結，雙絲雙扣，每扣擰結圈數不少于3圈，聯結間距不大于200 mm；托梁采用Φ16 mm，長度4300 mm圓鋼焊接而成的梯子梁。

3.2 巷幫支護參數

巷道兩幫的支護方式為每幫4根，每排8根錨桿，間距800 mm，排距800 mm；錨桿角度為靠近頂板的巷幫錨桿安設角度為與水平方向呈+10°，距底板400 mm處的幫錨桿安設角度與水平方向呈-10°，其余錨桿水平布置。

支護材料：錨桿為桿體為22#左旋螺紋鋼，桿尾螺紋M24，長2.0 m的錨桿；錨桿采用兩支樹脂藥卷加長錨固，兩支規格為Z2350樹脂藥卷，鉆孔直徑為28 mm，錨固長度為1270 mm；托盤采用尺寸為150×150×10 mm的高強度托盤；護網采用規格為3000×1000 mm，網孔規格為50×50 mm的焊接鋼絲網片，相鄰網搭接100 mm，16#綁絲聯結，雙絲雙扣，每扣擰結圈數不少于3圈，聯結間距不大于200 mm；托梁采用Φ16 mm，長度2800 mm圓鋼焊接而成的梯子梁。

4 支護效果分析

為了有效監控巷道圍巖變形破壞情況，特對北翼五采區專用回風巷掘進后一段時間的錨桿的拉拔試驗和巷道圍巖變形情況的觀測。經整理對比分析，該巷道采用錨網索支護技術，并進行噴漿封閉圍巖的支護措施后，巷道的圍巖變形控制在一定的范圍之內。錨桿的拉力≥150 kN，錨索的拉力≥200 kN；巷道頂底板平均變形量控制在30 mm以下，巷道兩幫平均變形量控制在25 mm以下，巷道沒有明顯的噴體開裂、圍巖變形嚴重現象，整體支護效果較好，達到了預期的效果。

5 結論

（1）北翼五采區專用回風巷采用錨網索聯合支護技術適應了巷道的快速掘進，有效地控制了巷道的圍巖變形，說明錨網索支護技術在控制快速掘進煤巷的圍巖變形取得了良好的效果，保證了礦井的安全高效生產。

（2）強調工序配合，完善生產組織非常必要。強調工序間的相互配合，通過科學的勞動組織可以大大提高工作效率，而且能夠保證巷道的施工質量，提高巷道支護的可靠性。

參考文獻

[1]胡志云.煤巷錨桿支護快速掘進技術分析[J].科技與企業，2012（17）.

[2]侯朝炯，郭勵生，勾攀峰.煤巷錨桿支護[M].北京：中國礦業大學出版社，1999.

[3]吳鐘干.優化支護方式實現快速掘進[J].煤炭技術，2010（11）：68-69.