淺析綜采工作面回撤通道中錨網支護的運用分析

秦　凱

（中國神華神東煤炭集團公司生產服務中心，陜西 榆林 719315）

淺析綜采工作面回撤通道中錨網支護的運用分析

秦凱

（中國神華神東煤炭集團公司生產服務中心，陜西 榆林 719315）

煤礦行業是一種高危性行業，在生產過程中存在著大量的安全隱患，因此對于煤炭企業而言，必須時刻關注煤礦的安全生產問題，將其放在最為核心的位置。在煤礦開采過程中，綜采工作面回撤通道的支護問題，不僅是當前技術條件下影響煤礦生產安全的重要因素，同時也在一定程度上影響著工作面設備的回撤速度以及煤礦開采巷道的掘進速度。本文以神東煤炭集團下的煤礦為例，對錨網支護在綜采工作面回撤通道中的運營進行了分析和探討，希望能夠為煤礦的安全生產提供一些參考。

綜采工作面；回撤通道；錨網支護技術；運用

在工業化進程不斷加快的帶動下，我國的生產力水平有了很大的提高，對于煤炭資源的需求量也在持續增長，促進了煤炭產業的發展。而對于煤礦開采而言，提升綜采工作面的回撤速度，是保證產量及生產安全的關鍵所在，如何構筑穩定的回撤通道支護系統，是需要相關技術人員深入研究的課題。通常來講，綜采工作面回撤通道會受到煤礦開采振動的影響，需要承載較大的支撐壓力，在一定程度上增大了回撤通道的支護難度，錨網索聯合支護作為一種比較有效的支護方案，有著非常顯著的優勢，也是當前綜采工作面回撤通道支護中比較常用的一種支護形式。

1.具體案例

布爾臺煤礦是神東煤炭集團主力生產特大型礦井之一，占地面積193km2，礦井地質資源儲量達到33.03億t，設計可采儲量20.16億t。該煤礦位于內蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗境內，年生產能力在2000萬t左右，井田內地質結構相對簡單。煤礦采用主斜井副平硐綜合開拓，綜合機械化采煤工藝，是一座集生產、洗選、儲裝、外運于一體的特大型高產高效現代化礦井。在煤礦生產中，綜采工作面回撤是一個非常關鍵的環節，一方面，回撤的速度關系著礦井的產量，另一方面，回撤通道的支護設計影響著煤礦的生產安全，因此，煤礦技術人員應該重視對于綜采工作面回撤通道支護方案的設計，確保支護系統的可靠性和穩定性。

2.回撤通道支護方案的選擇

從煤礦礦井的具體情況分析，可供選擇的支護方案包括以下幾種：

2.1鋼梁、臺棚支護

這種支護方式主要利用鋼棚替代原本的木棚支護，能夠顯著提升支護體系的承載能力和穩定性，減少支護體系的凈高度和凈寬度，支護效果良好，不過需要使用大量的鋼材，在運輸及成本方面沒有優勢。

2.2鋼梁、臺棚垛架支護

垛架支護是一種比較新穎的支護方式，配合鋼梁，同樣能夠起到良好的支護效果，不過其同樣存在著成本高、結構復雜等問題。

2.3錨網支護

錨網支護主要是固定在巖層中的預應力錨索，搭配柔性網措施構成錨網索聯合支護體系，承載能力強、穩定性好，回撤的安全性和經濟效益都能夠得到很大的提高。因此，這里選擇錨網支護方案。

3.綜采工作面回撤通道錨網支護

3.1參數確定

3.2.1支護強度驗算

以42101-2回撤通道為例，對其支護強度進行相應的驗算。

（1）頂板巖石壓力的計算：計算公式為

其中，h表示支護高度，取3.8m；γ表示頂板巖層重力密度，取2.5t/m3；k表示直接頂厚度與支護高度的比值，取4，則頂板巖石壓力Pt為372.78kN/m2。

（2）綜采工作面支護強度：計算公式為

Pt=液壓支架支護阻力/（頂梁長度+空頂長度）×頂梁寬度=827.92kN

（3）主動支護強度：Pt=錨索支護強度+錨桿支護強度=180kN

（4）被動支護強度：Pt=垛式支架支護強度+單體支護強度=859.15kN

主回撤支護通道的支護強度為主動支護強度與被動支護強度的和，即1039.15kN，為頂板壓力的2.79倍，綜采面支護強度的126%，能夠滿足安全生產所規定的不低于綜采工作面支護強度80%的要求。

3.2.2錨桿間距

錨網支護體系中，由于預應力的存在，每一根錨桿周圍都會形成壓應力分布區域，其分布由大到小依次為錨桿尾部、錨固起始區、錨桿中部以及錨桿端部，在錨桿端部的壓應力基本上已經接近零應力狀態。在對錨網支護體系進行運用時，必須合理設置錨桿間距，如果間距過大，可能會導致錨桿無法形成獨立的有機整體，影響其支護效果。因此，應該逐步縮小錨桿之間的聚集，一直到其各自的錐形壓應力區域相互重疊，從而提升錨桿的預應力，起到更加可靠的支撐效果。

（3）錨桿排距：錨桿排距的計算公式如下

其中，Q表示錨桿設計錨固力，r表示懸吊巖石的重力密度。

3.2支護設置

（1）回撤通道凈寬5.4m，凈高平均約3.8m，長度269.0m。主回撤通道錨索用Φ17.8×8000mm錨索+4.6m四眼W鋼帶，排距1.2m。

（2）通道聯巷錨索用Φ17.8×8000mm錨索+4.2m三眼W鋼帶，靠通道副幫前5排排距0.5m。中間十排排距1.2m，后4排排距2m。

（3）兩順槽錨索用Φ17.8×8000mm錨索+4.2m三眼W鋼帶、通道交叉口錨索排距不大于500mm；靠通道口向切眼方向20m用Φ17.8×8000mm錨索+4.2m三眼W鋼帶，排距1.2m；靠通道口向輔巷方向用Φ17.8×8000mm錨索+4.2m三眼W鋼帶，排距1.2m。

（4）回撤通道使用雙排15000kN垛式支架與W鋼帶+錨索支護，共需要垛式支架110臺，聯巷口用垛架8臺。

3.3施工技術

3.3.1工作面調整

距停采線100m時，調度室負責協調煤倉，使工作面正常推進，確保工作面末采段礦壓規律穩定；工作面回采至距停采線20m之前，必須及時加甩刀調整工作面，使工作面和回撤通道平行；工作面推至20m開始，通過控制采高、頂煤厚度及拉超前架等措施加強頂板管理；工作面保證采高4.0m前提下留設底煤100mm～200mm，采高不夠4m時沿頂回采，可以不留沿底；工作面推至停采線的最后一刀時，煤機停在機頭，機頭段底上24架范圍內不留臺階，先不移架，工作面支架全部將伸縮梁、護幫板打出，貼緊頂板。

3.3.2頂板控制

在綜采工作面，回撤通道施工完成后，由于其整體寬度較大，會使得頂板承受更大的壓力，容易出現塌陷的問題。對此，為了切實保證回撤通道的安全與穩定，在錨網支護施工中，應該首先對頂板進行控制，避免出現圍巖變形和頂板脫落的情況，保證回撤速度和生產安全。具體來講，采用的是柔性網措施，基本流程如下：

（1）材料準備：需要準備的包括網片、鋼絲繩、鉛絲、錨桿、樹脂等材料，以及絞盤、滑輪、鉗子、煤電鉆、鉆桿等工具，確保材料的數量能夠滿足設計要求，工具齊全完好。

（2）掛網準備：工作面回采至距回撤通道50m開始調整采高，將絞盤安裝在液壓支架立柱上。在實際操作時，確保每次提、臥底量不大于200mm，并執行提（臥）一刀，平一刀，距掛網起始點2m～3m時采高降至與回撤通道高度一致，工作面底板標高與對應的回撤通道底板標高的高差控制在0～300mm；統一標準，一架一個，安裝牢固，符合要求；用鐵絲將鋼絲繩吊掛在電纜槽護板上，鋼絲繩規格為Φ18.5mm，長度根據工作面長度裁剪適當，數量1根。

（3）鋼絲繩鋪設：鋼絲繩的鋪設同樣是為了對頂板支撐體系進行輔助，可以分為兩個步驟，一是在距液壓支架前梁300mm位置打錨索；二是收回護幫板，在掛網起始點掛第一根鋼絲繩。工作面中部每隔兩架打一根錨索，，錨索選用Φ17.5×4000mm，標準反麻花頭，斷層附近前后10架選用Φ17.5×8000mm的錨桿，同時確保護幫板緊貼煤壁。

（4）懸掛網片：在將網片運到工作面后，收回護幫板，將絞盤鋼絲繩從網片底部穿過連接到鋼絲繩上，并在鋼絲繩上搭接網片，轉動絞盤將其收起。在操作中，一是應該保證護幫板完全收回，安裝橫銷，連接牢固可靠；二是確保搭接長度不少于200mm，每隔200mm用14號雙股鉛絲綁扎，至少擰3圈，網片緊貼液壓支架頂梁，絞盤鎖緊。

（5）放網：利用絞盤將網片放下，確保放網滯后采煤機底滾筒不小于3架，放下長度不小于3m。

（6）移架推溜：指移動液壓支架，推出刮板輸送機，液壓支架降下高度250mm左右，降液壓支架過程中必須邊降液壓支架邊調平衡油缸，升液壓支架時再將前梁挑起，刮板輸送機采用全行程推出。

（7）收網：利用絞盤將網片收起，確保網片緊貼液壓支架頂梁，絞盤鎖緊。

（8）壓網：用錨索托盤將柔性網與回撤通道內的壓網錨索連接，確保柔性網與錨索托盤搭接后，外漏長度不少于200mm。

3.3.3注意事項

在支護施工中，必須確保使用的單體支柱和垛架完好，能夠達到額定工作阻力，同時將其傾斜度控制在8°以內，與頂板和底板保持垂直，以確保工作面的安全回撤。應該根據巷高，對單體支柱進行選擇，確保支護后支柱具有至少400mm的下縮量；支護中使用的單體必須采用防倒繩以及防崩繩進行連接；主通道采用全垛式支架和單體聯合支護的形式，回撤通道的垛架需要以道木接頂，避免出現錨索失效的情況；每一個回撤通道聯巷內都采用兩架垛架和單體聯合支護15m，間排距1.0×1.0m，單體以木柱帽接頂，保證接頂的嚴密。垛架的架設和回撤需要關注幾個方面的問題：一是支設木垛前先檢查頂網及鋼絲繩的完好情況，發現隱患及時處理；二是將底板浮煤、浮矸清理干凈，木垛支設在實底上。木垛支設成“#”字形，頂板壓力大時應在木垛中間支設一根軸心木支柱；三是支設高度過高時使用專用爬梯或用道木搭建1.5m高的工作平臺進行支設木垛；四是最后一層木垛必須接頂嚴實，并且木垛軸心與頂板垂直；五是回撤支架應根據頂板壓力變化及破碎情況及時在三角區支設木垛；六是禁止直接打開立柱截止閥強行降架，必須采取遠距離供液操作垛式支架；七是回撤副幫側垛式支架時，必須先用絞車將垛式支架調向拉平后，再用絞車牽引拉出，人員必須躲開受力方向，調向高度不允許時可掛設滑輪反向撤出。

3.4支護效果

一是控制圍巖穩定性，通過錨網支護的方式，可以提高組合梁和煤幫的抗剪強度，提升頂板支撐效果和組合梁支護強度，有效避免了頂板上層圍巖的松動和變形問題，保證了回撤通道圍巖支護的穩定性和可靠性。同時，在錨桿支護體系的影響下，綜采工作面回撤通道內的組合巖梁可以與圍巖形成相互作用力，對頂板承受的應力進行分擔；二是控制圍巖變形，通過錨桿與錨索的相互配合，可以將圍巖下層的軟弱巖層與深部基巖錨固在一起，通過產生的懸吊作用提供預應力，實現對于頂板圍巖的變形控制；三是提高經濟效益，相比較傳統綜采工作面回撤通道的支護方式，錨網支護體系的優勢更加明顯，能夠有效提高煤礦企業的經濟效益。具體來講，表現在兩個方面，一方面，可以有效節約直接材料費用，降低回撤通道的維護費用，實現成本的節約，對于實現企業經濟效益的最大化意義重大；另一方面，錨網支護體系工序相對簡單，能夠有效縮短施工工期，提高施工效率，從而促進產量的提升。由此可知，在綜采工作面回撤通道中，采用錨網支護的形式，能夠切實保證回撤通道的安全，減少礦井事故發生的機率，同時也可以節約支護成本，保證良好的經濟效益。

結語

總而言之，在煤礦綜采工作面回撤通道中，設置錨網支護體系，能夠切實保證煤礦的生產安全，提升回撤速度和開采效率。因此，相關技術人員應該重視錨網支護在綜采工作面回撤通道中的應用，確保其效果的充分發揮，推動煤礦產業的穩定健康發展。

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