煤礦綜采工作面大斷面切眼支護工藝優化研究

鄭凱陜煤集團神木紅柳林礦業有限公司

煤礦綜采工作面大斷面切眼支護工藝優化研究

鄭凱
陜煤集團神木紅柳林礦業有限公司

摘要：本文簡單介紹了煤礦綜采工作面切眼支護原理，分析使用大斷面綜采切眼支護工藝的優勢和劣勢，并對煤礦綜采工作面切眼支護工藝簡單進行了優化研究。

關鍵詞：煤礦；切眼；大斷面；支護工藝

1、引言

在煤礦綜采工作過程中，切眼是煤礦采煤工作面進行設備安裝時的場所，切眼圍巖的穩定性在煤礦綜采工作面設備進行安裝和回采時起到非常重要的作用。另外，采取合理的切眼支護方式，可以有效的避免由于支護強度過高而造成的材料浪費，降低了支護和維護的成本，對煤礦經濟效益造成一定的影響。在地質條件特殊的情況下，采用切眼支護技術，可以在確保質量的前提下提高煤礦成巷的速度，在一定程度上降低了勞動的強度，確保切眼的安全性。

2、大斷面綜采切眼支護原理

在進行大斷面綜采切眼支護時，將錨索探入到穩定的深部巖石中，在對巖體進行加固前，先要對其進行施壓，以此來防止巖體出現松動及變形，確保圍巖的穩定性。巷道每掘進2到3米，及時用錨桿進行支護，在頂板沒有出現離層時，就要及時的安裝錨桿，并對其進行懸吊加固，確保頂板的穩定性和完整性。從應力角度出發分析承載結構，在巷道圍巖比較深的部位，在切向應力集中區域，承載結構的應力和彈性區將低于其內切向應力，使切向應力逐漸向圍巖的深部進行轉移，這樣就形成了外承載結構，比較有利于外承載結構的穩定，限制了塑性區向外擴展，承擔了巖層的應力，并對內承載結構進行了保護，可以對巷道圍巖起到良好的穩定作用，確保了煤礦在進行采掘中的巷道圍巖穩定性。

3、大斷面綜采切眼支護工藝的優缺點

采用大斷面的綜采切眼支護工藝，可以有利于后期切眼進行擴大施工；采用大斷面綜采切眼支護工藝可以節省一部分的勞動力，降低了工人的勞動強度，節省材料消耗，節約了成本，初步估算每米巷道可以節省2000多元支護的費用，確保頂板的穩定性和安全性，提高了巷道斷面的利用率，進一步的改善了煤礦安全生產的環境。

結合紅柳煤礦實際作業環境，目前大斷面綜采切眼支護工藝存在以下幾點缺點，一是目前切眼支護工藝在進行設計時，一般采用經驗法和工程類比法，造成了在進行支護設計時，其手段不夠全面和方法不夠科學合理。二是現在的支護技術和支護結構在進行設計時，其錨索和錨桿的支護密度比較高，支護體實際的受力遠遠低于桿體的支護強度，這樣一定程度上就制約了掘進的速度，不能充分體現其經濟優勢。三是在薄基巖、淺埋深的局部區域，其工作面的切眼支護設計還不夠充分，沒有針對性的做出研究和分析。

4、大斷面綜采切眼支護設計

本文以陜西省陜煤集團旗下的紅柳煤礦為例，結合該煤礦的地質條件，確定最終支護參數，結合現場工業性應用試驗，確定大斷面綜采切眼支護工藝。

紅柳煤礦通過現場實時監測和理論分析，綜合確定巷道礦壓的顯現規律，通過現場實測可以直觀的顯現出礦壓顯現的基本特征，可以實時的監測支護的質量，為巷道進行支護參數選取提供基礎數據和理論依據。

根據紅柳煤礦淺埋深和薄基巖的地質采礦條件，將其煤礦定性為大跨度的大斷面托頂煤巷道；紅柳煤礦的圍巖強度和完整性比較好，結合其地質條件，應加強對頂板托頂煤的控制，采場和回采巷道的超前將影響段礦壓，礦壓顯現強烈，應重點防御潰水潰沙等地質災害；紅柳煤礦的斷面跨度較大，是影響圍巖穩定性的主要因素。針對這一情況，對托頂煤巷道大斷面的寬度進行力學解析，提出托頂煤巷道頂板的穩定和巷道寬度之間的關系式，在巷道圍巖處于彈塑性的狀態時，要以及時支護、柔性和加固圍巖的支護原則。

對紅柳煤礦的切眼圍巖變形信息和支護體的承載性能進行監測，發現錨索和錨桿的支護體工作阻力偏低，巷道的整體變形量較小，巷道支護要求的強度過高，還需對錨索和錨桿的支護參數進一步的優化。結合現場實際情況和現場實際的支護效果，經理論計算后，與實際情況存在較大的差別。結合紅柳煤礦自身存在的斷面高和跨度大的特點，可以通過對比分析鄰近煤礦類似條件的圍巖控制效果和切眼支護參數，來確定支護參數，另外在確定支護參數時，控制巷道兩幫的穩定性和頂板安全也是進行支護參數設計需要考慮的首要因素。

切眼支護方式優化：以往5-2煤綜采工作面切眼掘進寬度9m,掘進高度4.2m,砼地坪200mm;以往切眼頂板采用（螺紋鋼錨桿+W鋼帶+錨索）聯合支護，靠采面回采幫錨采用Φ16×1600mm玻璃鋼錨桿支護，煤柱幫采用Φ16×1800mm圓鋼錨桿支護，切眼調車硐室頂板采用螺紋鋼錨桿支護，幫部采用Φ16×1800mm圓鋼錨桿支護。但是，通過以往綜采工作面初采初放、初次來壓驗證，發現切眼使用W鋼帶后不利于切眼初次垮落，造成初采步距加大、支架壓力增加，不利于安全管理。

紅柳煤礦大斷面切眼采用:切眼頂板支護方式調整為（螺紋鋼錨桿+鋼筋梯子梁+錨索聯合支護）聯合支護方式，頂板錨桿長度為左旋螺紋鋼￠22x2600mm，間排距為1.2×1.2m；煤柱幫采用Φ16× 1600mm圓鋼錨桿支護，靠采面回采幫錨采用Φ16×1600mm玻璃鋼錨桿支護，間排距為1.2×1.2m；切眼調車硐室頂板采用螺紋鋼錨桿支護，調車硐室幫部不支護。錨索支護參數確定為：錨索直徑改為17.8mm，長度選取為6.0m，頂板五花布置。

5、結論

在煤礦綜采工作面大斷面進行切眼支護中，對其支護工藝技術進行優化，可以進一步的提高煤礦在開采過程中的安全性，確保煤礦在施工時的安全質量問題，另外在一定程度上可以降低施工事故的發生，在應用中具有一定實際意義。本文通過對紅柳林煤綜采工作面大斷面切眼支護優化分析，為今后大采高綜采工作面切眼的支護設計及施工提供有益的借鑒參考。

參考文獻：

[1]田野.大采高綜采工作面大斷面切眼支護技術研究[J].中州煤炭，2014.

[2]劉培東.龍宮礦綜采工作面大斷面綜采切眼支護技術[J].山西煤炭，2014.

[3]王元明，馮偉，柏建彪.采空區下綜采工作面大斷面切眼支護技術[J].煤炭科學技術，2011.