大斷面綜放切眼高強組合錨桿 錨索補強支護工藝實踐

摘要：本文通過對陳家山煤礦4#-2煤層423綜放切眼采用大斷面“高強組合錨桿、錨索補強支護”技術(shù)試驗，有效地控制了松散煤層頂、幫，將松散煤體聯(lián)合成一個整體，并形成了煤體自穩(wěn)圈，使巷道頂、幫保持穩(wěn)定，取得較好的支護效果。

關(guān)鍵詞：大斷面；組合錨桿；補強支護

引 言

銅川礦務(wù)局陳家山煤礦4#-2煤層厚10～25m，平均15.53m，煤層結(jié)構(gòu)復雜，含有比較穩(wěn)定的夾矸3～5層，煤層性硬而脆，易破碎，節(jié)理發(fā)育，普氏硬度系數(shù)f=0.8～2.1，單向抗壓強度7.0～20.6MPa。沿煤層底板開掘巷道后，巷道兩幫松散破碎易垮落，煤頂下沉量較大，底鼓嚴重。自推廣綜采放頂煤工藝以來，大斷面切眼一直采用梯形棚或錨棚支護形式，長期實踐證明，這種支護形式存在諸多弊病： ①工藝復雜，二次切眼施工時，容易造成一次切眼支護失效，維修工程量大；②支護強度低，不安全因素多；③木材消耗量大，支護成本高；④材料運輸距離長，占用勞動力多；⑤切眼安裝工序多，勞動強度大。

針對上述問題，在423兩巷成功推廣高強組合錨桿、錨索補強支護工藝的基礎(chǔ)上，經(jīng)過反復論證分析，在423綜放工作面切眼首次進行了大斷面“高強組合錨桿、錨索補強支護新工藝”支護試驗，一次獲得成功，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟效益。

一、423綜放大斷面切眼圍巖條件

423綜放工作面走向長度1890m，切眼傾斜長度165m，煤厚9～13m，傾角5°，采深450～510m，煤層抗壓強度7.8～20.6MPa，煤層節(jié)理、裂隙發(fā)育。煤層直接頂板為一套由粉砂巖、泥巖和4#---1煤層組合而成的復合型頂板，穩(wěn)定性較差，強度低，平均厚度8.0m；老頂為淺灰～灰白色中粗粒長石石英砂巖，中厚層狀，具大型斜層理或斜交層理，單向抗壓強度24.9～51.2MPa，致密堅硬，穩(wěn)定性較好；煤層直接底板由碳質(zhì)泥巖、根土巖和花斑泥巖組合而成，具有松軟易碎、遇水膨脹的特性，厚度16m。切眼沿煤層底板留2～4m底煤掘進，頂煤厚度4～6m，頂板比較穩(wěn)定，兩幫節(jié)理發(fā)育，松散破碎。

二、423切眼斷面及支護形式選擇

依據(jù)423兩順應用錨網(wǎng)錨索支護的經(jīng)驗及綜放支架的安裝要求，切眼斷面形狀選為矩形，凈斷面7.5*3.0m，斷面22.5m2。使用高強組合錨桿、錨索補強支護工藝。

頂錨桿使用Ф18*2250mm螺紋鋼錨桿，K2335型樹脂錨固劑一節(jié)端頭錨固，間排距800*900mm；鋼帶使用Ф8*70*4000mm鋼筋托梁。幫錨桿使用Ф14*1800mm鋼筋錨桿，普通樹脂錨固劑一節(jié)端頭錨固，間排距700*900mm；鋼帶使用Ф8*70*3300mm鋼筋托梁。金屬網(wǎng)為8#鐵絲編織的菱形網(wǎng)。

Ф18*2250mm螺紋鋼錨桿及Ф14*1800mm鋼筋錨桿外端頭均使用δ8*120*120mm鐵擋板錨固，使用機械力矩扳手緊固，一次預緊力30～40nm。

錨索使用Ф15.24*6000 mm鋼絞線錨索，矩形布置，每排3根，排距2700mm，間距1750 mm 。K2335、Z2360樹脂錨固劑各一節(jié)端頭錨固，錨固長度1000 mm；外端頭配備SPJM---I型單孔錨具和[8*400（600）mm槽鋼錨固。錨索使用MYT---100S液壓錨桿鉆機打眼、安裝，YCN---150預應力張拉千斤頂緊固，一次預緊力22MPa。

三、大斷面切眼快速施工工藝及支護技術(shù)

（一）大斷面切眼分次施工工藝及支護技術(shù)

1、一次切眼施工支護技術(shù)

一次切眼施工斷面S=12.0 m2，巷寬4.0m，巷高3.0m，錨網(wǎng)錨索支護。頂板布置Ф18*2250mm螺紋鋼錨桿6根，間距800mm，使用Ф8*70*4000mm鋼筋托梁連為整體；左幫布置Ф14*1800mm鋼筋錨桿4根，使用Ф8*70*3300mm鋼筋托梁與頂角螺紋鋼錨桿連為整體；二次切眼一幫布置Ф34*1500mm木錨桿3根（不掛金屬網(wǎng)），作為臨時支護，頂板靠左幫2.0m布置Ф15.24*6000 mm鋼絞線錨索1根。

掘出1.0m后，及時使用煤電鉆1號左、2號右進行頂、幫錨桿打眼，一般分配為8：5，打眼少的一組及時進入錨桿安裝及掛網(wǎng)工序，實行一掘一錨循環(huán)進行。

錨索實行跟機施工，每天安排一個專門錨索施工小組，專職施工錨索鉆、裝、錨工作，錨索距掘進頭20m。

2、二次切眼施工支護技術(shù)

二次切眼施工斷面S=10.5 m2，巷寬3.5m，巷高3.0m，錨網(wǎng)錨索支護（只掛頂網(wǎng)并與一次切眼頂網(wǎng)連接，工作面開采一側(cè)不掛網(wǎng)）。頂板布置Ф18*2250mm螺紋鋼錨桿6根，間距800mm，使用Ф8*70*4000mm鋼筋托梁連為整體，中心錨桿與一次切眼錨桿交錯500mm，排距錯差1/2，成邁步式布置。工作面開采一側(cè)布置Ф34*1500mm木錨桿4根（不掛金屬網(wǎng)）。頂板靠右?guī)停ㄩ_采一側(cè)）2.0m及切眼中心各布置1根錨索。

錨桿施工工序同一次切眼，實行一掘一錨循環(huán)進行。頂板中心錨索緊跟二次切眼施工正頭施工，并使用600 mm槽鋼順切眼走向安裝，將相鄰交差布置的兩排頂板錨桿鋼筋托梁連為一體。

（二）錨索補強支護

對頂板裂隙發(fā)育、圍巖破碎，有下沉現(xiàn)象的區(qū)域，及時采用聯(lián)合錨索加密支護，錨索間距1500 mm，并使用2500 mm槽鋼將相鄰兩根錨索錨固在一起，加大支護強度。

（三）施工作業(yè)布置方式

錨網(wǎng)施工工序占用正規(guī)循環(huán)時間的50%～70%，為縮短支護時間，提高循環(huán)率，在實際生產(chǎn)中，采用1號左、2號右兩臺煤電鉆進行頂、幫錨桿的鉆、裝、錨，其工序為：

錨桿打眼

綜掘機掘裝運→錨固劑安裝攪拌→下一循環(huán)

掛網(wǎng)、安裝鋼筋托梁

連網(wǎng)、上緊托板

同時，錨索安排了專門的施工小組，沒有占用正規(guī)循環(huán)作業(yè)時間，使支護工序所消耗的時間降低了10%～15%，提高了循環(huán)率，增加了循環(huán)個數(shù)，提高了單進水平，實現(xiàn)了安全快速施工的目的。

四、補強支護技術(shù)效果分析

423綜放工作面切眼實施的高強組合錨桿、錨索補強支護工藝，與傳統(tǒng)棚式或錨棚支護工藝比較具有以下顯著的效果：

（一）有效地控制了松散煤層頂、幫，充分發(fā)揮了“錨帶網(wǎng)”這一基本支護的積壓加固作用，將松散煤體聯(lián)合成一個整體，并形成了煤體自穩(wěn)圈，加之錨索的懸吊補強作用，使巷道頂、幫保持穩(wěn)定。

（二）巷道變形量小，端面利用率高。拒礦壓觀測比較可知，傳統(tǒng)棚式或錨棚支護頂板下沉量在400～600mm，而錨網(wǎng)錨索支護頂板下沉量僅為20～50 mm，基本沒有產(chǎn)生變形，端面利用率相當高。

（三）有效地解決了由于斷層、裂隙等構(gòu)造原因造成的松軟、破碎煤層圍巖區(qū)段的支護問題，杜絕了棚式支護邊掘邊維護的難題。

（四）提高了單進，實現(xiàn)了綜掘快速掘進的目的。拒統(tǒng)計：分兩次施工165m長的切眼330m，傳統(tǒng)工藝需30d完成，平均日進11m，而錨網(wǎng)錨索工藝僅用了22d完成（2003年10月28日開工，11月18日完工），平均日進15.0 m，單進提高36.4%，施工工期縮短了8d。

（五）節(jié)省了木材，節(jié)約了大量的維護費用，降低了成本，提高了經(jīng)濟效益。拒統(tǒng)計：傳統(tǒng)棚式支護消耗木材0.5m3/m，消耗礦用11#工字鋼186Kq/m，成本991元/m，而錨網(wǎng)錨索工藝成本為778元/m，且基本不投入維護費用，相對提高經(jīng)濟效益21.5%。

（六）省去了傳統(tǒng)棚式或錨棚支護施工的運料工序，節(jié)約了勞動力，提高了勞動效率。

（七）縮短了綜采安裝時間，減少了綜采支架安裝期間的回棚、支棚、倒柱等繁重的工序，不僅減輕了勞動強度，而且大大加快了安裝進度，縮短了安裝工期。

結(jié)論

通過在423綜放切眼大斷面采用高強組合錨桿、錨索補強支護技術(shù)，擴大支護的積壓加固作用，將松散煤體聯(lián)合成一個整體，并形成了煤體自穩(wěn)圈，有效地解決了由于斷層、裂隙等構(gòu)造原因造成的松軟、破碎煤層圍巖區(qū)段的支護問題，杜絕了棚式支護邊掘邊維護的難題。取得了較好的支護效果和經(jīng)濟效益，為類似條件下的巷道支護提供了參考。

參考文獻：

[1]賈悅謙等.綜采技術(shù)手冊[M].北京，煤炭工業(yè)出版社，2001