錨網梁索聯合支護在開切眼掘進中的技術分析

劉俊寶

摘 要：傳統的綜采工作面開切眼支護方式采用木棚加金屬支柱聯合加強支護。該支護方式掘進速度慢，材料消耗大，配置人員多，勞動強度大，人工費用高。架設抬棚物料笨重，作業時具有一定的危險性。且制約安裝工作，作業人員有效利用空間小，作業安全性不高，在切眼內進行回柱、回梁進行支架安裝時存在較大的安全隱患。不能有效抑制頂板離層和冒頂現象的發生。通過理論分析和現場生產實踐，總結闡述了錨桿、鋼筋托梁、金屬網、錨索聯合支護技術在玉華煤礦綜采開切眼掘進中使用的優越性和成功經驗，充分肯定了此種支護技術的可行性和先進性。

關鍵詞：錨網梁索；聯合支護；技術

開切眼主要是綜放工作面安裝設備及初始支護的回采煤巷。隨采礦科學技術的發展，綜放工作面布置的采煤機、液壓支架、運輸等設備向大功率，高效能轉型，且綜放工作面需要安裝前、后刮板輸送機，故與普通綜采工作面相比，切眼的凈寬由6.0～6.5m增加到8.0～8.5m。建礦以來，綜采放工作面開切眼一直沿用錨網梁配合單體液壓支柱、鉸接梁架棚支護方式，掘進速度慢，支護效果差，材料消耗大，配置人員多，工人勞動強度高，巷道維修量大，安裝工序繁雜。不安全隱患多，難以實現礦井安全、高效生產，造成礦井生產能力有限，生產潛力難以發揮。為了改變這種被動生產局面，適應現代化高產高效礦井生產的需要，我礦在2405綜放工作面探索采用了錨網梁索支護，并取得了成功經驗。

1 礦井概況

玉華煤礦屬于陜煤銅川礦業公司的下屬煤礦，位于銅川市西北37km處，行政區劃隸屬銅川市印臺區金鎖關鎮管轄。礦井于1991年12月25日正式開工建設，2001年10月28日通過工程驗收進入試生產階段。2002年8月18日通過竣工驗收正式投產，設計生產能力150萬噸/年。經改擴建后2013年礦井核定生產能力240萬噸/年。礦井含煤地層為中-下侏羅統延安組，主采4-2號煤層厚0～31.53m，平均厚10.0m，煤層傾角平緩，賦存較穩定，井田內斷裂構造不發育，地質構造對煤礦生產影響較小。4-2號煤層頂板多為細砂巖、粉砂巖或砂質泥巖，為中等堅實至極不堅實頂板；底板多為炭質泥巖，為不堅實至極不堅實底板。底板在掘進過程中普遍發生過底鼓。

2 切眼布置參數和施工方案

2405綜放工作面開切眼設計為矩形斷面，根據綜采支架外觀尺寸確定切眼凈高度為2.9m，凈寬度8.3m，掘進斷面積為24.07㎡，切眼設計長度240m。采用EBZ-160型綜掘機掘進，分兩次成巷，掘進與支護順序作業，一次掘寬4.5m，待工作面通風系統形成后，將綜掘機退回，二次擴巷至開切眼設計寬度。配合運輸使用40T刮板輸送機二臺，搭接至運順SJ-80型膠帶輸送機出煤矸。

3 錨網梁索支護施工工藝及技術效果

3.1 一次切眼施工技術

一次切眼施工（老空側）凈斷面S13.5㎡，巷寬4.5m，巷高3.0m，錨網梁索支護。頂板布置Ф22×2200㎜左旋無縱筋螺紋鋼預應力錨桿6根，采用加長錨固形式，每根錨桿使用1卷K2335型和1卷Z2335型樹脂錨固劑，錨固長度700㎜，間排距800×800㎜，使用14-2700-80-4型鋼筋托梁連為整體；右幫（老空側）布置Ф18×1800㎜鋼筋錨桿4根，采用端頭錨固形式，每根錨桿使用1卷K3530型樹脂錨固劑，錨固長度350㎜，間排距800×800㎜，使用14-2700-80-4型鋼筋托梁與頂角螺紋鋼錨桿連為整體；二次切眼一幫布置Ф34×1600㎜木錨桿4根（不掛金屬網）。頂板每排布置Ф15.24×7000㎜鋼絞線錨索2根，間排距1700×2400㎜。

3.2 二次切眼施工技術

二次切眼施工斷面S為12m2。巷寬4.0m，巷高3.0m，錨網錨索支護（只掛頂網并與一次切眼頂網連接，工作面開采一側不掛網）。頂板布置Ф22×2200 m左旋無縱筋螺紋鋼預應力錨桿5根，采用加長錨固形式，每根錨桿使用1卷K2335型和1卷Z2335型樹脂錨固劑，錨固長度700mm，間排距800×800mm，使用14-2700-80-4型鋼筋托梁連為整體；工作面開采一側布置Ф34×1600㎜木錨桿4根（不掛金屬網）。頂板每排布置Ф15.24×7000mm鋼絞線錨索2根，間排距1700×2400mm，巷道斷面及錨網索布置如圖1。

4 支護原理

（1）通過錨桿與圍巖的相互作用，提高圍巖的強度和穩定性，充分利用圍巖自身的承載力來抵抗圍巖的壓力，保持圍巖的長期穩定。

（2）錨、網的作用主要是通過金屬網對巷道圍巖進行封閉支護，有效防止頂、幫冒落片幫傷人；同時也擴大了錨桿的有效承載面積，有利于保持巷道圍巖的完整與穩定。

（3）錨索端頭可以直接錨固在堅硬的基本頂中，對偽頂、直接頂可起到懸吊作用，有效地防止了頂板離層、破壞。

5 保證支護質量的手段

（1）錨桿初錨力的大小是保證錨桿支護效果的關鍵。初錨力過小，對圍巖的加固效果不利，因此錨桿初錨力應保持在50kN以上。

（2）采用小孔徑錨索是加強錨固效果的有效措施。尤其是在破碎頂板條件下，錨索技術，可有效防止離層，對破碎頂板加固效果顯著。同時，每掘15m，進行一次拉力試驗，以便分析錨索錨固是否有效可靠。

（3）加強對巷道煤幫的維護是保持巷道圍巖穩定的重要環節，巷道兩幫煤體由于受掘進開巷后壓力集中的影響，暴露煤體較為松散破碎，常會發生片幫現象，使巷道懸頂面積擴大，最終導致頂板破壞、塌落。因此必須及時對兩幫進行打錨桿掛網維護。

（4）必須加強對巷道頂板的動態檢測監控，確保煤巷錨網支護的效果。通過對巷道支護效果經常性的監控觀測，可以對異常情況及時采取補救措施；同時也可以不斷優化、整改支護方案和參數，使支護技術更加科學、合理。

6 取得的效果

（1）綜采切眼內采用錨、網、梁、索聯合支護，簡化了巷道支護工藝，提高了巷道施工速度，減輕了工人勞動強度，同時也簡化了設備安裝工藝和準備工作，縮短了工作面安裝時間，為高產高效奠定了基礎。

（2）在相同條件下，錨、網、梁、索聯合支護比木棚支護的材料體積減小了，并且掘進斷面也比木棚支護需用掘進斷面相應縮小，而凈斷面不變。對開切眼通風、運輸、安裝、掘進設計都相應縮小參數，使設計更趨向于科學合理的特征。

（3）綜采切眼的有效空間的增大，大大減少了木棚支護對安裝作業的制約，安裝作業空間增大，作業的安全性大為提高。

（4）切眼內沒有了架棚支護設備和輔助設施，減少了撤棚梁、棚腿等環節，同時也沒有了安裝下放支架時刮倒棚子造成冒頂事故的現象。安全隱患減少，安裝速度加快。

（5）錨、網、梁、索聯合支護下的整個空間比被動支護下的空間安全，采用此種支護形式能及時對圍巖進行控制，并充分利用頂板的自承能力，抑制頂板離層下沉，杜絕了冒頂事故的發生。

（6）錨、網、梁、索聯合支護的安裝工藝與架設木棚相比，具有小、巧、靈的特點，避免了架設笨重木棚作業的危險性。

綜上所述，大斷面開切眼采用錨、網、梁和錨索補強聯合支護替代木棚支護優越性明顯。技術上先進，安全上可靠，經濟上合理，施工快速，采面準備時間短，大大改善了作業條件，便于設備安裝，工人勞動強度大大減輕。具有較高的經濟效益和社會效益，值得推廣和使用。

參考文獻

[1]侯紅春，段長順，王守法.錨網梁錨索聯合支護技術在大斷面開切眼的應用[J].煤礦現代化，2010，（3）：36-37.

[2]李定國.“錨網索棚”聯合支護在“三軟”煤層大斷面綜放開切眼中的應用[J].山東工業技術，2013，（4）：65-67.

（作者單位：銅川礦業公司玉華煤礦）