綜采工作面大斷面切眼錨桿錨索聯合支護技術研究

朱玉峰 李魁

摘 要：隨著社會經濟與科技的快速發展，采礦業的規模也變得越來越大，采礦業所針對的對象主要是一些金屬類物質還有一些非金屬礦床，礦床的分布情況隨當地礦石的物理性質而分布不一，因此綜采工作面回采時效率也是有高有低，綜采工作面大采高支架迫切需要切眼滿足應用要求，因此切眼斷面跨度比較大，文章主要針對這個問題，研究綜采工作面大斷面切眼錨桿錨索聯合支護技術。

關鍵詞：綜采工作面；切眼；錨桿錨索技術

綜采工作面切眼支護問題一直是煤礦安全的重大難題，近些年研究人員在這方面做出很多研究，其中錨桿錨索聯合支護技術更具有安全性和經濟性，文章針對具體的工程實例，研究綜采工作面大斷面切眼錨桿錨索聯合支護技術的應用。

1 工程地質概況

文章所講述綜采工作面為本煤礦6#層煤東翼采區，屬于中等穩定巖層，煤層厚度為2.6～4.2m，總體傾向于NNE，屬于單斜構造，煤層傾角在2～8度，垂直抗壓強度在22.07MPa。煤層頂部主要為砂巖與泥巖混合厚度約為7.35m，煤層裂縫發育不甚，富水性比較弱，從切眼角度來看，部分地方出現淋水問題，瓦斯滲漏量為5.294g/ cm3，導致空氣煤塵具有較強的爆炸危險性。綜采工作面切眼位于195度方位角，如下圖1所示，長約176m，分為兩段，切眼上段存在一層破碎帶斷層，因為為避免斷層的影響，需要增加走向長度，常規的架棚支護技術，無法滿足施工和安裝的需要，因此需要采取錨桿錨索聯合支護技術，如下圖2所示，1表示錨索，2表示全錨樹脂錨桿，3表示竹錨桿，4表示端錨樹脂錨桿。

圖1 工作面平面布置

圖2 切眼支護斷面圖

2 施工方法

由于受到挖掘條件的限制，切眼的寬度不能采取一次挖掘完成，因此在施工時需要先進行寬導硐的施工，在成巷完全后，再把切眼逐漸擴寬。在施工中采用金屬前探臨時支護技術，使用SI50J型挖掘機采取一次性截割導硐全截面的方式，其中金屬前探梁由3根直徑50mm長5000mm的鋼管、3根直徑20mm長500mm圓鋼和6個卡子構成。挖掘施工中，截面進尺控制在2700～3000mm之間，在1個循環切割后，采取頂幫等永久支護的形式，同時還需要采取臨時支護，最上排的錨桿緊跟著迎頭進行施工，而最下排的錨桿距離最上排的錨桿的距離不能超過15m，使用中要滯后于上排錨桿的施工，錨索永久支護在工作面后面（下面）距離不得超過30m，另外在頂錨桿和錨索的施工中需要使用風動錨桿機進行， 而在錨桿的施工中，還需要采用風鉆配合麻花鉆桿進行施工。

在導硐成巷施工完成形成通風系統后，先將挖掘機推到切眼下方，把巷道擴幫至2800mm，施工方法為由下至上，一直到挖掘到老空幫煤壁，在采用金屬前探來作為臨時支護，循環進尺，保證尺寸在1800～2000mm之間，同樣采取頂、幫永久支護，二者之間的距離不得超過30m。

文章采取錨桿錨索聯合支護技術來作為支護形式，支護的材料為直徑20mm長2200mm的圓鋼錨桿、1.6m用來擴幫老空煤幫的木錨桿、鐵托板、塑鋼網以及鋼絞線等。在挖掘導硐時，先將直徑18mm長1800mm的木錨桿布置在巷幫，每根木錨桿上都安裝兩節直徑23mm長350mm的藥卷，并且全部使用規格為400×200×50的木托盤，在木錨桿的頂部材料要選取螺紋鋼樹脂，規格為直徑20mm長2200mm。在切眼成功擴幫后在使用圓鋼錨桿進行支護，間排距定為800×900mm，在錨桿定不同要需要采取規格為直徑20mm長2200mm的螺紋鋼樹脂錨桿。錨索規格為直徑20mm長7500mm，材料我鋼絞線，布置時間排距定為2000×2000mm，托盤選取材料為鋼板，規格為400×400×15，在切眼的正中以及左右位置都需要采取裝有6節樹脂藥卷的錨索，錨索與迎頭之間的距離必須小于30m，錨桿頂部安裝規格為3700×1000mm的金屬網，在巷道還需要安裝網格在50×50mm的塑鋼網，最終成巷后寬7400mm，包括8根錨桿、4排量幫錨桿、3排錨索以及1排單體液壓支柱。在施工中需要注意的是金屬網必須保證有100m雙股鉛絲搭接，木錨桿的預緊力必須大于30kN，為及時發現巷邦的變化，施工中一定要做好數據記錄。

3 支護效果和經濟效益分析

從綜采工作面大斷面切眼錨桿錨索聯合支護技術的支護效果分析，此技術充分利用了巖體的承載能力，能夠及時的控制頂板下沉量，另外錨索支護技術充分彌補了錨桿的不足之處，大大增強了錨桿的承載能力，同時也保證了巖層在施工中的穩定性，增加煤礦的安全性。從錨桿錨索本身來講，構件簡單，便于運輸和操作，在施工中，減少了運輸環節和工人的勞動強度，短掘短錨消除了空頂作業，增加工人的勞動安全性。比起常規的架棚支護技術而言，每架支架的就位時間可提前約60min，依照每天安裝9架而言，安裝速度整整提高了40%，工期可提前約10天。對于生產環境而言，這種聯合支護技術使得通風阻力下降約10%，巷道斷面利用率提高20%，明顯改善了生產環境。

從經濟效益角度來看，首先錨桿錨索聯合支護技術所用材料能夠極大地節省工字鋼、金屬單體柱以及坑木等的使用，依照市場價格進行計算，錨桿錨索聯合支護技術成本價在320元/m，依照復用4次進行計算，工字鋼棚支護成本460元/m，從此可以看出，錨桿錨索聯合支護技術能夠節省出大筆的資金，具有很大的經濟效益。

4 結束語

綜上所述，文章主要以具體工程為例，說明綜采工作面大斷面切眼錨桿錨索聯合支護技術的施工工藝和安全性經濟效益等效果，隨著科技的不斷進步，對于綜采工作面切眼支護問題還會有更加科學的支護技術，這些研究還需要更多的人去努力。

參考文獻

[1]熊苡，崔義，徐進等.三軟煤層大斷面綜采開切眼一次成巷支護技術研究[J].煤炭工程，2013，15（1）：37-39.

[2]魏世義.深井破碎頂板大斷面開切眼支護參數優化研究[J].煤炭科學技術，2013，41（4）：28-31，35.