蔭營煤礦綜放工作面出架巷錨桿錨索施工技術

文/趙貴田

蔭營煤礦綜放工作面出架巷錨桿錨索施工技術

文/趙貴田

隨著生產礦井向集約生產、安全高效礦井發展，生產礦井加大技術改造后，礦井生產能力迅速提高，綜采設備向重型化、大型化發展，開采方式基本以綜采放頂煤為主，巷道施工斷面成倍增加，給巷道掘進工作帶來了新的課題。山西陽泉蔭營煤礦煤層底板等高線基本呈背斜構造，背斜軸向南傾斜，軸部兩側煤層傾角較大，約3～12°。煤層厚度6.7m，偽頂為0.8m的炭質泥巖，直接頂為1.5m左右的黑色頁巖，老頂為12.5m左右的石灰巖、泥頁巖互層。150308工作面為綜采放頂煤工作面，工作面長度180m，采高2.8m，布置有118架液壓支架。為此，蔭營煤礦150308綜采工作面出架巷采用錨桿、錨索支護回撤,解決工作面后期頂板壓力大、頂板破碎難以回撤支架的問題,縮短了工期,保證了安全,取得了一定的經濟技術效益。

一、出架巷支護設計綜述

1.150308綜采工作面出架巷支護，頂板采用錨索+W鋼帶+金屬網的支護方式，煤幫采用錨桿+金屬網的支護方式，專用排瓦斯巷下方采用∏型梁支護。

2.回風順槽在出架巷往外20m范圍內，在原來礦工鋼棚式支護的基礎上，增加錨桿+錨索+W鋼帶支護。

3.回風端頭構筑兩個運輸絞車硐室，采用板梁+單體柱+構木板支護。

二、出架巷支護設計礦壓理論依據

1.錨桿錨索支護理論

懸吊理論。將巷道頂板不穩定的巖層懸吊在巷道頂板上部穩定巖層中。

剛性梁理論。當錨桿的預緊力達到屈服載荷30%～50%，錨索的預緊力達到鋼絞線拉斷載荷40%～70%，錨桿錨索長度范圍和上覆巖層頂板離層得以消除，使巷道頂板形成剛性梁結構。

加固拱（帶）作用。對于塊狀和破裂狀圍巖，如果用錨桿錨索及時加固，就能在圍巖周邊一定厚度內形成一個不僅能保持自身穩定、而且能防止上部圍巖松動和變形的加固帶，從而保持圍巖的穩定。

2.預應力錨索支護原理

預應力錨索加固巖體或土層的實質，就是通過錨索對被加固的巖體或土層預先施加壓應力，限制有害變形的發展，從而保持圍巖的穩定。對于錨索而言，主要偏重于懸吊作用和剛性梁作用。

3.出架巷施工中錨桿錨索的作用

錨桿。由于150308工作面采高較大，采用煤壁施工一定強度的幫錨桿，將能有效控制煤壁片幫。

錨索。出架巷頂板巖層中，施工高強度∮22錨索，將巷道頂板受采動影響已破碎、不穩定的巖層，懸吊在巷道頂板上部較穩定巖層中，從而起到懸吊作用。同時，由于對錨索施加了一定的預應力，有效控制了上覆巖層的離層，使整個出架巷巷道頂板形成一個剛性梁結構。這個“剛性梁”一端與煤壁連接，一端與工作面液壓支架連接，形成完整的框架結構，為綜采設備和液壓支架的順利撤出，提供了安全可靠的通道。

三、出架巷施工過程中存在的問題

1.鑒于首次在綜采放頂煤工作面采用錨桿錨索支護工藝，對回采采動作用對煤壁的影響估計不足，對煤壁頂板產生的垂直預裂隙判斷不夠,導致施工作業中，錨固劑因受阻提前被捅破，滲漏到巖層裂隙中，錨索錨固端錨固劑數量嚴重不足，粘結量只有400mm長，從而降低了錨索的錨固力，甚至出現在錨索預緊階段就被拉出(預緊力不足12噸)的問題。

2.頂板支護不及時，加大了頂板的預裂隙，施工中錨固劑滲漏到巖層裂隙中，降低了錨索的錨固力。

3.錨索錨固端的油、泥、銹清理不徹底，也是錨索錨固力不達標的原因之一。

4.打注錨索過程中，施工人員未能認識到及時預緊錨索的重要性，使頂板不能及時主動支護，導致頂板離層加大，裂隙增多，使失穩巖層繼續向深部發展。

四、出架巷施工技術及整改措施

1.考慮出架巷頂板預裂隙的影響，為了確保錨索錨固端處于穩定巖層中，施工人員選擇錨索長度時，考慮在原來錨索長度的基礎上適當加長，具體尺寸由地測科提供的地質鉆孔資料確定。同時，為了確保頂板的剛體系統，出架巷第一排支護方式采用錨桿+錨索+W鋼帶聯合支護。先打錨桿，增強頂板的剛體系統，間隔增補錨索，實現主動支護，控制頂板的離層和下沉。同時錨桿對頂板的加固壓縮作用，減少了由采動影響造成的頂板預裂隙，導致在打注錨索的過程中，錨固劑順利到達錨索錨固端，確保錨索的錨固力。

2.在工作面末采最后一個循環，液壓支架甩架前，要確保泵站出口壓力30MP，操作液壓支架閥組，使前后立柱撐緊頂板，保證切頂有力，防止工作面切頂線前移對煤壁頂板的完整造成破壞。從出架巷形成，到液壓支架安全撤出工作面之前，必須全程觀測液壓支架的工作阻力，對工作阻力不達24MP的液壓支架及時進行補液，以發揮液壓支架有效控制頂板下沉的能力。

3.出架巷擴幫階段，加強頂板管理。滯后采煤機組后滾筒20m，及時支設貼幫柱和臨時支柱控制頂板，防止頂板破碎和下沉，必要時停機閉鎖采煤機組處理空頂。此外，在打注錨索前，鉆孔初始段（巖層破碎帶）預插導向管，確保錨固劑順利通過頂板裂隙帶到達鉆孔底部，提高錨索的錨固力。嚴格按照錨桿錨索施工要求，清除錨固端，增強錨桿錨索的錨固力。

4.出架巷施工實現分段作業，嚴格控制分段距離，根據實地情況，建議分段距離控制在10～15架之間，特別是采煤機割第一、二刀煤的時候。

5.為了能夠及時支護頂板，需確保采煤、運輸等機械設備的完好，各種支護材料、施工機具必須足額到位，并嚴格按照《錨桿錨索施工管理規范》對錨桿、錨索、錨固劑等支護材料進行管理，杜絕亂扔亂放。

6.受頂板預裂隙的影響，出架巷形成后，整個頂板雖是剛性梁，但它是由破碎巖塊組成，雙層金屬網的支護尤為重要。因此，必須確保聯網質量，嚴格按照出架巷安全技術措施執行。

7.出架巷形成后，在撤架過程中，為了控制出架巷頂板的再次下沉，可在出架巷掩護架后方，間隔一定距離支設一定數量的木垛，確保支架安全撤離。

8.生產技術部門應嚴格按照《蔭營煤礦錨桿錨索支護工程管理規定》要求，建立礦壓觀測站，特別是在出架巷中部礦壓顯現明顯地段，加密礦壓監測站。監測內容除一般監測外，應加入液壓支架前后立柱工作阻力、出架巷頂底板移近量的監測。安全評估出現危險情況（包括錨索實測承載力超標、頂板離層超標等），必須補打錨索（掛壓力表），加強支護。此外，還應安排專業人員分三班對出架巷頂板圍巖狀況進行全天候礦壓觀測，實時記錄（包括牌板記錄），將礦壓觀測原始資料建立臺賬，并及時匯報有關領導，從而為指導礦井安全生產提供科學依據。

（作者單位：山西省陽泉蔭營煤礦）

（責任編輯：周瓊）