王莊煤礦62B2掘進工作面支護技術研究

引言：巷道支護技術對煤礦安全生產及井下工作人員的生命安全起著舉足輕重的作用。本文通過對王莊煤礦62B2掘進工作面地質概況的分析研究，利用現有的支護技術，提出了有效的支護方案及質量控制措施，建立了全面完善的支護系統，以滿足井下安全生產的支護要求。

我國煤炭生產以井工開采為主，其產量占煤炭總產量的97%，巷道安全有效的支護對煤礦的安全生產起著重要作用。在礦井生產過程中，只有保證了支護工作，才能使后續的各項活動安全有序的開展。王莊煤礦位于山西省長治市郊區故縣，62B2掘進工作面位于62采區，所采煤層屬3#煤層，煤層厚度穩定，整體上為西北向東南方向傾斜的單斜構造，煤層傾角為2～6°，平均煤厚6.8米，全煤含夾矸5層，其中上分層含夾矸2層，下分層含夾矸3層，最厚一層夾矸厚度0.35米。本文擬對該工作面的支護方式進行研究。

1支護方案研究

根據62B2工作面的地質概況，經過分析研究，確定采用臨時支護和永久支護相結合的支護方案。62B2風巷的頂板采用樹脂藥卷加長錨固高強度螺紋鋼錨桿設計，鋪設金屬網和鋼筋梯子梁；兩幫采用樹脂藥卷加長錨固高強度螺紋鋼錨桿設計，鋪設金屬網和鋼筋梯子梁；頂板打設8.3m長的錨索加強支護。

1.1 臨時支護

使用鋪設頂網、頂鋼筋梯子梁的綜掘超前支護裝置進行臨時支護。

1.2 永久支護

（1）頂板支護

頂板每排采用HRB335Φ22L2400mm高強度螺紋鋼錨桿5根，間距為1100mm，排距為1000mm。頂角錨桿距幫200mm，頂角錨桿向兩幫傾斜150角打設。樹脂藥卷加長錨固，每根錨桿采用（CK+Z）2360、Z2360各一支，錨固長度1500mm，鋪設金屬網和Φ14mm×4600mm×80mm圓鋼焊制的雙筋雙梁鋼筋梯子梁，采用150×150×12mm的托板。排與排之間未打設錨索時，在原有支護基礎上，每排再打設3根錨桿加強支護，間距為1500mm，滯后綜掘超前支護裝置打設，即在綜掘超前支護裝置前移后不影響錨桿打設時及時打設。

錨索加強支護為每2.0m布置二根Φ17.8mm的大孔徑預應力錨索，錨索孔深度為8.0m，錨索長度為8.3m，每根錨索采用的樹脂藥卷為（CK+Z）2360一支，Z2360二支，錨固長度2200mm，每根錨索配套使用300×300×16mm錨索托板，鎖具一套。錨索加強支護滯后綜掘超前支護裝置打設，即在綜掘超前支護裝置前移后不影響錨索打設時及時打設。

（2）兩幫支護

兩幫支護采用HRB335Φ22L2000mm高強螺紋鋼錨桿，兩幫各打設4根錨桿，間距為900mm，排距為1000mm，幫角錨桿向頂板傾斜150角打設。樹脂藥卷加長錨固，每根錨桿采用Z2335、Z2360各一支，錨固長度1200mm，鋪設金屬網和Φ14mm×3000mm×80mm圓鋼焊制的雙筋雙梁鋼筋梯子梁，采用150×150×12mm的托板。

2 支護實施方法研究

通過對62B2工作面的掘進方式和該工作面的基本參數進行分析，確定了支護技術的實施方法，具體如下：根據設計的斷面尺寸進行割煤，保證巷道成形，成形不好時人工刷幫；然后進行臨時支護，操作液壓泵落下、前移臨時支護裝置，上鋼筋梯子梁、頂網，操作液壓泵升起臨時支護緊貼頂板，放下臨時護幫裝置；之后按設計要求安裝頂板錨桿、幫錨桿及錨索，驗收合格方可進行下一循環。

2.1臨時支護施工工藝

（1）鋪設頂網、頂鋼筋梯子梁：先收前梁向下旋轉，左、右固定架滑落至最低位置，隨后，兩幫人員（兩幫各一人）各架設梯子，人員站在梯子上配合掘進機上兩人將事先聯好的網片與原頂網聯接。

（2）升前梁：網片聯接結束后，前梁伸出，前梁要貼在頂板上并且前梁要與頂板有一定的間隙，以保證鋼帶能夠前后移動即可。前梁伸出后，側撐要同時伸出，以防止工作面迎頭片幫現象發生，在支護完成后，先把側撐全部收回，然后進行掘進。

2.2頂板錨桿安裝

（1）標眼位：臨時支護將頂背實絞牢后，搭好工作臺，按照設計位置要求標定眼位，并用洋鎬將眼口刨平，煤層節理發育時，鉆孔角度與節理面垂直或斜交。

（2）打眼：利用風動錨桿鉆機打眼。

（3）安裝錨桿：先把錨墊、半球墊、快速安裝器套在錨桿上，再把樹脂藥卷依次裝入鉆孔并用錨桿將藥卷送到孔底，并將專用攪拌器插入鉆機夾盤內，然后邊攪拌邊推進，直到將錨桿送入孔底，攪拌時間不少于40s。

（4）緊固錨桿：等待1分鐘，開動鉆機旋轉螺母，確保錨桿的托板緊貼巷壁，緊固錨桿。然后在鉆機上安裝倍增器，利用倍增器將錨桿緊固至300N·m。

2.3幫錨桿安裝

（1）聯網：先用洋鎬敲掉兩幫活煤矸，搭好工作臺，鋪網并將幫網與頂網及上一排幫網孔孔相聯。

（2）打眼：驗收員標出眼位，一人將鉆桿對準眼位，并把鉆桿插入風鉆內，然后放開鉆桿，同時開水沖孔，另一人操作風鉆將幫眼打設至規定位置，當煤層節理發育時，鉆孔角度與節理面垂直或斜交。

（3）安裝錨桿：刨平眼口并將快按器、錨墊及半球墊套在錨桿上，再把樹脂藥卷裝入鉆孔內，安好梯子梁后用錨桿將藥卷送入孔底，然后將攪拌器插入風鉆內邊推進邊攪拌，直到將錨桿送入孔底。

（4）緊固錨桿：卸下攪拌器，等待1分鐘，錨桿必須用風動扳手或扳手擰緊，確保錨桿的托板緊貼巷壁。再使用倍增器將錨桿緊固至預緊力為300N·m。

2.4錨索安裝

（1）打眼：搭設好工作臺，采用風動錨桿鉆機完成鉆孔。

（2）錨固：采用樹脂藥卷錨固，孔底一支為（CK+Z）2360，外面兩支為Z2360，按先后順序用鋼絞線輕輕將樹脂藥卷送入孔底，用攪拌器將鋼絞線和鉆機連接起來，擰緊載絲。保持鉆機與鉆孔成一直線，邊推進邊攪拌，攪拌30秒，同時將鋼絞線送入孔底。2分鐘后，回落鉆機，卸下攪拌器。

（3）漲拉：樹脂藥卷錨固至少40分鐘后，再裝托梁、托板、鎖具，并使它們緊貼頂板，用漲拉千斤頂使預緊力達到200KN后停止漲拉。

（4）錨索外露長度≤250mm，超長部分用液壓切割器截。

（5）漲拉過程中，若發現錨索受力異常，要停止漲拉，重新補打錨索。鋼絞線外露150mm～250mm之間，超長后重新補打錨索。錨索安設的間距誤差不得超過設計值±100mm。

3支護質量控制

3.1 錨桿錨固力檢測

（1）錨桿錨固力檢測采用井下錨桿拉拔試驗完成。

（2）錨固力檢測抽樣率為3%。每300根頂（幫）錨桿抽樣一組（9根）進行檢查。不足300根時，按300根考慮。

（3）錨桿錨固力均不低于設計錨固力為合格；如有一根低于設計錨固力，應重新抽樣檢測，如重新檢測的錨桿錨固力均不低于錨桿設計錨固力為合格，如扔有一根不合格則判定錨桿施工安裝質量為不合格。必須組織有關人員研究錨桿施工質量不合格的原因，并采取相應的處理措施。

3.2錨桿預緊力檢測

（1）錨桿預緊力檢測采用扭力扳手。

（2）錨桿預緊力矩檢測抽樣率不低于30%。

（3）錨桿預緊力矩不低于設計預緊力矩時為合格。若其中一個螺母預緊力矩不合格，將其重新擰緊即可；若有2個或2個以上不合格，則判定錨桿施工安裝質量為不合格，應將本班安裝的所有錨桿螺母重新擰緊一遍。

3.3 頂板離層監測

隨著工作面的推進，每隔50米安裝一支ZKBY—ⅡB型頂板離層儀并懸掛觀測記錄牌板進行定期觀測。巷道錨網范圍內離層量最大應控制在40～45mm，以防止頂板事故的發生。

4結論

（1）根據該礦62B2工作面的地質概況，確定了臨時超前支護和永久支護相結合的支護方案，臨時超前支護利用綜掘超前支護裝置進行支護，永久支護采用鋼筋梯子梁、錨桿、錨索相結合的支護技術。

（2）確定了該工作面的支護作業的具體實施方案。

（3）確定了巷道支護的施工質量控制方案，對巷道變形進行及時監測，保證井下的安全生產環境。

作者簡介

楊龍龍（1990-），男，中國礦業大學（北京）在讀碩士研究生。

（作者單位：1.中國礦業大學（北京）； 2.山西潞安環保能源開發股份有限公司王莊煤礦）