厚煤層底板巷大斷面在軟巖支護技術中的應用

張逸龍ZHANG Yi-long

（黑龍江科技大學研究生學院，哈爾濱150022）

0 引言

龍煤集團鶴崗興安煤礦礦老井深、地質條件復雜，水、火、瓦斯等各種災害并存，尤其在進入四水平深部開采后，沖擊地壓顯現日趨嚴重，并成為了威脅礦井安全生產、制約安全高效礦井建設的重大難題。

近年來，興安煤礦按照龍煤集團鶴崗分公司的要求，大力推進技術革新，不斷改進支護技術。特別是在2013年9月份，隨煤礦技術人員不斷學習和考察后，明確地牢固樹立了“抽漏就是事故”理念，在開拓和回掘系統中也堅持“先做減法、再做加法”的主導思想，將原來的4個開拓區縮編為3個開拓區，而被撤銷開拓區的生產連隊人員全部被充實到其他3個開拓區，提高了各隊適應艱苦復雜條件的能力。合區并隊的當月，全礦開拓進尺不但沒有減少，還比上個月多掘進了110m。收到了良好的成效。

在不斷加大準備工作力度的基礎上，興安煤礦針對礦井賦存的特點，圍繞加快安全高效礦井建設的總體目標，從上大設備、實現大生產和預防沖擊地壓的角度出發，經過科學研究和認真分析，從2013年10月份開始，將四水平北11層一三區二段底板層巷道斷面增加到22m2，并在施工時采用“一梁三索”錨網索噴支護技術，并收到了良好效果。大斷面月進尺可達到150m，比施工本區域一段的月平均進尺提高了近一倍；最高進尺達到了63m，錨網索噴支護斷面利用率達到了100%。增強了礦井安全把握程度。

1 工作面概況

該區段為四水平北11層一三區二段底板層。西部為四水平11層一段工作面，現已采完，軌道與一段機道留設5m保護煤柱。工作面走向長為480m，傾斜長為140m，煤層平均厚度8.0m，可采儲量達到了70萬噸。該區上段已采，下段未采。根據一段回采可見，該區段煤層賦存比較穩定，煤層由背斜逐漸轉變為向斜賦存狀態。傾角在19°～35°之間，平均傾角為25°，煤層厚度為7.42m～8.52m，一般厚度為8.0m，煤層結構較簡單，煤質較軟，塊狀，破碎，底板為6m灰色堅硬細砂巖。如圖1所示。

圖1 煤層柱狀圖

2 支護參數設計

2.1 機道設計 興安煤礦機道施工采用巷道寬為5.5m，中高4.0m，拱高為2.2m，墻高為1.8m，斷面面積為：22m2。

錨索長度為8.3m，直徑為17.9mm的鋼絞線，間距為1.5m，排距0.8m，采用1支快速凝錨固劑和2支中速凝錨固劑，錨固長度為1900mm，錨固力≥250kN。在“一梁三索”結構中，巷道中間采用3.5m長的“U”型鋼支護，兩邊采用0.5m工字鋼或“U”型鋼托梁。錨桿采用無縱筋預應力螺紋鋼，直徑為22mm，長度2400mm，間排距都為0.8m。假如頂板有淋水時，可加大速凝劑摻，且必須在噴漿機內均勻灑入。

2.2 切眼和開幫設計 切眼施工采用放炮掘進施工，巷道寬度為3.5m，中高為2.7m，斷面面積為10m2。

錨索選用長8.3m，直徑為17.9mm的鋼絞線，間距長度為1.25m，排距為0.8m，每排3根。錨索托梁為3.5米長鉆眼工字鋼的“一梁三索”結構，與機道支護相似，均采用“U”型鋼支架和工字鋼支護。切眼開幫時寬度4.5m，中高2.7m，斷面：13m2。開幫切眼開幫前先設計一個半圓拱型的巷道，達到寬度后，再設計一個長度相同的班員工型的巷道斷面。如圖2和3所示。

圖2 切眼支護斷面圖

圖3 切眼開幫支護斷面圖

2.3 施工工藝設計 具體施工順序是：打前探錨桿—掘進機切割上半部——臨時支護——打錨桿眼，安裝錨桿——鋪鋼筋網——擰緊螺母——打錨索眼，上錨索——上“U”型鋼梁，緊固——掘進機切割下半部——打兩幫錨桿——鋪鋼筋網——擰緊螺母——噴漿。

①打錨桿：打錨桿眼位眼位誤差不得超過30mm，錨桿眼深度與錨桿長度相等。

②鋪設鋼筋網：鋪網時，應待上好頂板中間錨桿，將頂網吊好，再依次按照上方頂板兩側打錨桿，掛網上托盤，擰緊螺母，而后再由上往下打錨桿掛網。鋪網時必須將掛網拉緊，緊貼煤巖面，使掛網具有一定的預緊力。

③錨索：底板層頂煤打錨索時，煤要經過水體沖刷，造成孔徑增大，孔平整度差，樹脂錨固劑很難送到眼底，造成藥卷“穿糖葫蘆”問題，達不到支護效果。經過現場實踐，用塑料卷進行連接，并已管解決了送藥卷難的難題。但還需注意一下幾點：

1）打錨索眼時，錨索眼位置要準確，眼位誤差不得超過30mm。

2）將樹脂藥卷用塑料管連接，在藥卷下部插一根相同的塑料管。

3）將錨索線插入塑料管將藥卷緩緩送入孔底。

4）使用錨索機帶動轉動錨索線，待藥卷凝固后，撤下錨索機。用錨索將3.5m長、排拒為0.8m的“U”型鋼梁及時支護，確保巷道的支護強度和施工安全。如圖4所示。

圖4 錨索施工圖

針對施工中出現的由于頂煤松軟、破碎，打錨索時水流沖刷，造成錨索孔增大，容易卡住藥卷或將藥卷“穿糖葫蘆”的問題。將兩卷樹脂藥卷用塑料管連接，在藥卷下部插一根塑料管，再將錨索線插入塑料相限管，緩緩把藥卷送入孔底，加以解決；針對由于頂煤松軟、破碎，頂板易出現網兜、抽漏造成錨桿、錨索支護失效等問題。使用3.5m長“U”型梁“一梁三索”，使頂板支護成為一個整體，通過增加支護穩定性，加以解決。

圖5 巷道施工斷面圖

5）采取的措施。為確保施工的效果應該注意一下幾點：一是要求加強現場指揮，跟班到位。施工中進行多頭同時平行作業。二是提高施工質量。錨桿、錨索藥卷安裝合理，保證錨索錨固到堅硬頂板巖石堅固。三是加強頂板監測。頂板下沉或失效錨桿及時進行補打錨桿、錨索。在頂板壓力大或鼓幫時，錨桿、錨索間、排距加密。實踐證明，厚煤層底板巷大斷面“一梁三索”錨網索噴支護技術是一種技術先進，經濟合理，安全可靠的支護方式。

3 厚煤層底板巷大斷面軟巖支護技術的防治

①無論施工頂、底板層巷道，能使用掘進機的，一定要堅定不移的使用。能使用錨網索支護的，絕不架棚。在有充分技術保障的前提下，應盡量擴大巷道斷面，以滿足機械化大生產和防沖、防突及其他災害防治的需要。

②機道掘進運輸使用與采煤型號一致的設備，完工時直接交付采煤使用，避免二次回撤安裝。

③掘進期間應提前做好探放水、過舊巷的準備工作，為正常回采打好基礎，不留尾工。

④對于厚煤層底板層巷道施工，要防止頂板抽漏。

⑤對于厚煤層底板層巷道施工，必須每循環打好前探錨桿，掘進機割完煤后，及時打錨桿、錨索，避免出現空頂現象。

⑥對錨網索支護工藝流程進行進一步研究和改善，盡量縮短支護時間，提高掘進速度。

4 總結

興安煤礦在厚煤層底板巷大斷面軟巖支護技術上進行了一些嘗試，采用了“一梁三索”錨網索噴支護技術取得了良好的效果，選擇合格的技術和支護參數，沿煤送底板巷可行，有效地阻止了巷道圍巖的變形，控制了巷道的破壞，達到一次成巷，為該煤礦大斷面施工支護提供了有效的途徑。

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