淺談大采高綜采工作面切眼大斷面支護技術

王貽勤

(神華烏海能源利民煤焦公司煤礦,內蒙古烏海　016040)

淺談大采高綜采工作面切眼大斷面支護技術

王貽勤

(神華烏海能源利民煤焦公司煤礦,內蒙古烏海016040)

大斷面切眼成巷的關鍵是支護技術。本文總結了特大斷面成巷掘進工藝及頂板支護技術的先進做法和成功經驗。

大斷面切眼支護技術

大采高綜采工作面切眼為寬斷面，是由工作面切眼內所要安裝的一整套大采高綜采設備確定的斷面尺寸。2013年11月神華烏海能源公司利民煤焦公司煤礦于裝備了一套6.3m大采高綜采設備，工作面切眼設備安裝遵循的順序，首先是先擺放支架，然后安裝刮板輸送機、采煤機等設備。根據所安裝的這些設備，要求切眼斷面尺寸要達到寬×高=9500mm×4000mm，如此寬的巷道不可能一次掘到位，需要二次擴幫方可成巷。關鍵的問題如何控制切眼寬斷面成巷的頂板，頂板的支護技術尤為重要。

1　工作面概況

利民煤焦公司煤礦大采高綜采首采Ⅱ011603工作面，位于16#煤層1采區，走向長度1200m，工作面傾斜長240m，煤厚3.34～8.67m，平均厚5.16m，煤層傾角3°～12°，平均為6°。16#煤層偽頂巖性為泥巖，直接頂巖性為砂質泥巖，老頂為粉砂巖。Ⅱ011603工作面切眼巷道斷面為矩形，毛寬9.5m，毛高4m，毛斷面面積為38m2，凈寬9.3m，凈高3.9m，凈斷面面積為36.27m2。

2　切眼施工工藝

2.1掘進工藝

根據圍巖穩定性分類方案，得到巷道的圍巖穩定性分類結果，沿16#煤層頂板掘進的巷道為Ⅳ類不穩定巷道 。因為沒有充分的掘進條件，切眼寬度為9500mm尺寸不可能一次掘夠，所以采用分次截割，二次成巷的方式掘進。先使用EBZ-160型掘進機，向前掘進5000mm×4000mm(寬×高)斷面的巷道，貫通后再進行擴幫后達到安裝設備要求的9500mm寬度。用EBZ-160型掘進機來完成割煤和裝煤，使用與其配套設備，來完成臨時支護、永久支護工序，用刮板輸送機和膠帶運輸機運煤。

2.2支護工藝

2.2.1支護形式

該巷為回采巷道，圍巖較松軟;巷道斷面較大，最寬為9500mm，高為4000m。根據巷道圍巖的地質力學條件，采用錨網錨索+W型鋼帶聯合支護，頂板選用φ20×2400mm的螺紋鋼錨桿，兩幫選用φ16 ×1800mm的玻璃鋼錨桿，錨索采用φ17.8×7200mm的鋼絞線。

(1)巷道支護方式。臨時支護方式采用機載液壓前探梁支護。頂板永久支護距工作面最大距離為2.3m，最小為0.5m。幫錨永久支護最上部兩根距工作面不得大于5m，下部剩余錨桿距工作面不得大于25m。

(2)確定錨桿(錨索)錨固長度。①頂板采用φ20mm高強度螺紋鋼錨桿，兩幫采用φ16mm玻璃鋼錨桿時的錨固長度與錨固力。根據φ20mm的高強度螺紋鋼錨桿的破斷載荷，φ16mm玻璃鋼錨桿桿體的極限載荷，樹脂藥卷與鉆孔壁的粘結強度，因此為保證錨桿盡快獲得錨固力，提高掘進速度，并考慮到施工操作速度和不同藥卷凝膠時間的配合，在實際施工中，每孔采用MSCK 2360樹脂錨固劑1卷。1卷錨固劑的長度為則通過計算確定，頂錨桿每孔實際錨固長度為:0.83m，幫錨桿每孔實際錨固長度為:0.54m，每根頂板采用錨桿的實際錨固力為182KN。每根幫錨桿的實際錨固力為62KN。②確定錨索的錨固長度與錨固力。根據錨索的破斷載荷，樹脂藥卷與鉆孔壁的粘結強度，則通過計算確定每孔實際錨固長度為:2.04m，每根錨索的實際錨固力為370KN。錨桿每根使用MSCK 2360型錨固劑一根，錨索每根使用MSCK 2360型錨固劑三根，符合支護要求。

2.2.2工藝要求

(1)頂錨桿選用Φ20×2400螺紋鋼錨桿，配套使用半球形墊圈，快速安裝的高強螺帽，每根錨桿使用MSCK 2360型錨固劑1根，錨固形式均為端部錨固，錨桿孔深為2300mm，外露螺母長度為10-40mm，選用100mm×100mm×10mm蝶形鋼托盤。錨固力不小于10t，預緊力不低于200N.m。其上、下端口10m范圍，頂錨桿間排距為850mm×900mm，呈矩形布置;剩余220m巷道，頂錨桿間排距為900mm×900mm，呈矩形布置。

(2)幫錨桿選用Φ16×1800的玻璃鋼錨桿，快速安裝的高強螺帽，每根錨桿使用MSZ2360型錨固劑1根，錨固形式均為端部錨固，錨桿孔深為1700mm，外露長度不大于100mm，選用500×300×50木托盤及100mm×100mm×6mm平鋼托盤。錨固力不小于5t，預緊力不低于70N.m。幫錨桿間排距為1100mm×900mm，均呈矩形布置。

(3)錨索采用Φ17.8mm鋼絞線，L=7200mm，每根錨索使用MSCK 2360型錨固劑3根，錨索孔深為7000mm，錨索外露出鎖具長度為150-250mm，錨索托盤規格為300mm×300mm×10mm。錨固力不小于15 t，預緊力不小于100KN，錨索間排距為2000mm× 2700mm。

(4)巷道頂板鋪設Ф6鋼筋制作而成的鋼筋網，其網孔規格為100 ×100mm，重量為4.6kg/m2。每排頂錨桿上，配套增設W型鋼帶，其規格為4925×280×2.75mm。切眼回采側采用雙抗(即抗阻燃、抗靜電)雙向拉伸塑料網，其網孔規格為35(±5)×35(±5)mm，密度在0.92×103Kg/m3左右;老塘側不鋪設塑料網。頂網與頂網、頂網與幫網、幫網與幫網搭接處用雙股14#鐵絲三花狀連接必須要擰夠3圈，壓茬不小于100mm，鏈網間距為200mm。網片壓茬處必須壓接牢固使其緊貼頂板及兩幫煤壁。

(5)巷道二次擴幫形成全斷面后，在巷道中心加設一排木支柱，支柱直徑在(20—24)cm之間，柱距為1800mm。支柱必須穿柱靴，戴柱帽，打在實底上，保證迎山有力。支柱距離工作面的距離不大于3.5m。

(6)如巷道超高500mm時，兩幫各補打一根幫錨桿;巷道超寬500mm時，頂板補打一根頂錨桿。

3　頂錨桿(錨索)幫錨桿支護參數校核

3.1頂錨桿長度校核

頂錨桿通過懸吊作用，以達到支護效果的條件，經公式計算校核，實際所選頂錨桿規格為φ20×2400mm的螺紋鋼錨桿符合要求。

3.2幫錨桿長度校核

幫錨桿通過加固幫體作用，以達到支護效果的條件，經公式計算校核，實際所選幫錨桿規格為φ16×1800mm的玻璃鋼錨桿符合要求。

3.3按錨桿所能懸吊的重量校核錨桿的排距:

考慮每根錨桿懸吊巖體重量，錨桿錨固力，應能承擔懸吊巖體的重量。考慮安全系數，實際錨桿間排距值小于經公式計算校核錨桿間排距值，符合支護要求。

3.4錨索長度校核

通過公式計算校核長度，實際所選錨索規格為φ1 7.8× 7200mm的鋼絞線，符合支護要求。

3.5懸吊理論校核錨索排距

錨索的主要作用是將錨桿加固的巖層梁懸吊在頂板上部深部的穩定巖層中，通過懸吊理論及錨桿錨索共同支護頂板的實際情況，按照最嚴重穩定的的冒落方式考慮。此時，靠巷道兩幫的角錨桿和錨索一起發揮懸吊作用，在忽略巖體粘結力和內摩擦力的條件下，取垂直方向的平衡，實際所選錨索排距值小于通過公式計算得出錨索排距值，符合支護要求。

4　支護工藝流程

每循環支護工藝流程為:敲幫問頂——將網片連接好放到機載液壓前探梁上——機載液壓前探梁升起將頂網緊貼頂板——打頂板中間的錨桿孔——裝樹脂卷——安裝中間頂板錨桿——用錨桿機攪拌樹脂卷——打頂板兩邊錨桿孔并安裝錨桿——錨桿二次預緊。

5　支護效果

利民煤焦公司煤礦所有掘進護巷道全部采用錨網、錨索聯合這種支形式。

(1)錨桿支護所用錨桿一般都比錨索支護所錨索短，因此錨桿支護比錨索支護預應力小，承載能力差。采用錨索支護是為了保持巷道圍巖更加穩定，將錨索深入到深部穩定巖石中，預先給被加固的巖體施加壓應力，使巖體的松動變形受到限制。

錨索支護形成的壓縮圈厚度遠遠大于錨桿支護形成的壓縮圈厚度。錨索支護可將上部穩定巖層和下部錨桿支護組成的巖層梁復合在一起形成拱梁，加強和提高了頂板的整體性、穩定性、自承能力。

(2)用錨網、錨索聯合支護，可大大降低巷道每米支護費用，每年可節約大量支護費用，經濟效益比較明顯。

(3)巷道采用錨網、錨索聯合支護，其運輸空間大、可減少運輸量、運輸環節及支護材料的消耗，可大大降低工人勞動強度。用錨網、錨索聯合支護可避免空頂作業，短掘短錨能做到及時支護，安全生產環境可得到改善， 帶來顯著的社會效益。

(4)相對巷道斷面而言，用錨網、錨索聯合支護巷道空間占的少，巷道斷面利用率高，很明顯可降低通風阻力，安全生產環境可得到改善。

6　結語

(1)在38m2大采高綜采工作面切眼的掘進過程中，采用了錨網、錨索聯合支護形式是很理想的，它可對頂板進行有效控制，達到支護要求強度。巷道空間占用少，可滿足設備安裝需求。

(2)從大采高工作面切眼大斷面支護，采用錨網、錨索聯合支護形式來看，證明我們所選用錨網、錨索聯合支護形式，規格、參數等均能滿足現有頂板管理要求，說明錨網、錨索支護技術是非常成熟有效的，應該進行廣泛推廣使用。

[1]趙興東.井巷工程.冶金工業出版社,2014年1月第2版.

[2]張登明.煤礦開采方法.中國礦業大學出版社.2009年4月第1版.

[3]苑忠國.采掘機械.冶金工業出版社,2009年8月第1版.

[4]錢鳴高,石平五,許家林.礦山壓力巖層控制.中國礦業大學出版社, 2010年9月第2版.

王貽勤(1963.8—),男,山東昌樂人,本科,內蒙古科技大學,研究方向:采煤工程。