淺析大斷面煤巷綜掘錨網(wǎng)支護(hù)快速掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)

韓琳

摘 要：近年來(lái)，綜放技術(shù)及其大采高技術(shù)得到了快速的進(jìn)步，更多的回采巷道逐步趨向于煤層掘進(jìn)式發(fā)展，但是以往的支護(hù)方案難以保障煤層的安全開(kāi)采，這嚴(yán)重阻礙著我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)高產(chǎn)礦井的發(fā)展，錨網(wǎng)支護(hù)成為當(dāng)前巷道支護(hù)的基本方向。本文為了系統(tǒng)性分析大斷面巷道綜掘錨網(wǎng)支護(hù)快速掘進(jìn)技術(shù)，以云南省開(kāi)遠(yuǎn)市大莊煤礦為案例，針對(duì)33011綜采工作面的實(shí)際現(xiàn)狀，明確巷道中“錨網(wǎng)+錨索”的支護(hù)方案，并且進(jìn)一步計(jì)算錨索、錨桿等的支護(hù)參數(shù)及其關(guān)鍵技術(shù)，以期為相關(guān)工作人員提供理論參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：大斷面煤巷；綜掘錨網(wǎng)支護(hù)；掘進(jìn)技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.060

0 前言

錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)較為先進(jìn)，能夠有效提升成巷效率，完善支護(hù)質(zhì)量，并能夠大幅度降低支護(hù)資金投入，其屬于新時(shí)期回采巷道的主要支護(hù)方案，該技術(shù)有助于提升巷道斷面的使用效率，就回采工作面的維護(hù)技術(shù)來(lái)說(shuō)更加方便與快捷。現(xiàn)階段，錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展成為主要支護(hù)方式，將其作為提升采煤質(zhì)量及其采煤效果的切入點(diǎn)，尤其是在我國(guó)，大部分煤礦企業(yè)已經(jīng)具備成形的錨網(wǎng)支護(hù)設(shè)備及其相關(guān)施工工藝，同時(shí)，錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)也是巷道支護(hù)創(chuàng)新改革的基本方向。因此，為了進(jìn)一步提升巷道錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性、便捷性及其安全性，有關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化對(duì)于大斷面煤巷綜掘錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的研究，以此逐步提升煤礦開(kāi)采經(jīng)濟(jì)效益，降低安全事故發(fā)生率，為煤礦企業(yè)的快速發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 大斷面煤巷工程概況

云南省開(kāi)遠(yuǎn)市大莊煤礦有限公司屬于資源整合性礦井，井田內(nèi)煤層已經(jīng)具備多年開(kāi)采歷史，在以往的開(kāi)采過(guò)程中，巷道均使用炮掘架棚支護(hù)模式。由于機(jī)械化程度不高，加之受到巷道圍巖壓力的限制，需要耗費(fèi)大量的人力與物力，同時(shí)也對(duì)掘進(jìn)施工進(jìn)度造成了阻礙[1]。近年來(lái)，隨著采煤技術(shù)的快速發(fā)展，有關(guān)人員通過(guò)多年的研究與分析，逐步推廣使用錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)、綜掘技術(shù)等，有效提升了煤礦企業(yè)的施工效益。本次主要以大莊煤礦33011工作面作為案例進(jìn)行系統(tǒng)性分析。

33011工作面運(yùn)輸槽總長(zhǎng)度700m，切眼130m；巷道斷面為矩形，毛寬為4.5m，凈寬4.4m，毛高3.0m，凈高2.9m，毛斷面面積為13.14m2，凈斷面面積為12.96m2；煤層厚度為4.8m，煤層傾角為40-70；煤層接力發(fā)育正常，不存在自燃趨勢(shì)，煤塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)率較低；頂板中巖石包括7.35m砂質(zhì)泥巖（斷口參差不齊，包含少量植物化石碎片，顏色呈灰色，層理均勻，中厚層狀）以及4.63m粉砂巖（斷口處少量炭屑，層理均勻，顏色呈深灰色，中厚層狀）；底板中巖石包含7.12m粉砂巖及其黑泥巖（斷口參差不齊，包含少量云母片，層理均勻，顏色呈灰色，中厚層狀）以及2.0m細(xì)粒砂巖（主要成分為石英及長(zhǎng)石，顏色呈灰色，層理均勻，中厚層狀）。

2 大斷面煤巷道快速掘進(jìn)施工

大斷面煤巷道快速掘進(jìn)施工主要設(shè)備為EBZ-50型綜合掘進(jìn)機(jī)，掘進(jìn)機(jī)自底板處截割煤層，并將其自動(dòng)裝收，通過(guò)輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)矫簜}(cāng)中。在啟動(dòng)機(jī)器之前，應(yīng)當(dāng)做好準(zhǔn)備工作，保障掘進(jìn)機(jī)能夠正常工作，同時(shí)提前準(zhǔn)備開(kāi)采所需支護(hù)材料機(jī)器必要工具。在掘進(jìn)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)安排兩位施工人員，保障其具備較高的掘進(jìn)機(jī)操作技能水平，在截割煤層的過(guò)程中，必須按照截割軌跡進(jìn)行，保障截割面的平整性，禁止隨意或者自由截割，同時(shí)應(yīng)當(dāng)確保一次成巷，避免多次來(lái)回延長(zhǎng)時(shí)間。在截割完畢之后，施工人員必須將掘進(jìn)機(jī)退至支護(hù)區(qū)域中，放下截割頭。

3 錨網(wǎng)支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1 頂板支護(hù)

頂板支護(hù)采用聯(lián)合支護(hù)方案，具體包括錨桿、錨索、金屬網(wǎng)、鋼筋梯子梁等，保障錨桿長(zhǎng)度為2.0m，錨固通過(guò)樹(shù)脂加長(zhǎng)，采用樹(shù)脂錨固劑（通常為Z2360型、$2360型兩種），錨固長(zhǎng)度控制在1655mm；排距為1.00m，間距為0.97mm，各排均設(shè)置5根；每2m設(shè)置1排補(bǔ)強(qiáng)錨索，將其置于兩錨桿之間，保障至巷道兩邊距離一致；錨索長(zhǎng)度設(shè)置為6.4m，基本材料為鋼絞線，直徑長(zhǎng)為18.00mm，鉆孔深度為6m，外漏約0.2m，各孔均使用樹(shù)脂錨固劑$2360型（一卷）、Z2360型（兩卷）。錨固長(zhǎng)度為2.00m，基本形式為端頭錨固，設(shè)置多功能鋼板為錨索托板（長(zhǎng)：寬：高=0.25m：0.25m：0.016m）。通過(guò)15mm鋼筋制作鋼筋梯子梁，其總寬為80mm，總長(zhǎng)為3928mm，各焊接兩條縱筋于錨桿位置；金屬網(wǎng)為菱形，其長(zhǎng)度為4.5m，寬度為1.2m（網(wǎng)孔為55mm×55mm），使用鐵絲編制（3mm）[2]。

3.2 支護(hù)技術(shù)

3.2.1 頂板支護(hù)

頂板臨時(shí)支護(hù)的基本技術(shù)流程為：退出機(jī)組——閉電關(guān)鎖——敲幫問(wèn)頂——連接錨網(wǎng)——前探梁設(shè)置金屬網(wǎng)、鋼筋托梁——調(diào)節(jié)前探梁至施工標(biāo)準(zhǔn)——臨時(shí)點(diǎn)柱的設(shè)置——臨時(shí)支護(hù)錨桿的打注（依據(jù)鋼筋托梁孔位進(jìn)行/自?xún)蓚?cè)至上兩根）。

巷道掘進(jìn)工作面的臨時(shí)支護(hù)方案為：臨時(shí)點(diǎn)柱+前探梁，工作面控定距設(shè)置在0.5m—1.5m之間；前探梁基本構(gòu)成包括：無(wú)縫鋼管兩根（直徑為80mm，長(zhǎng)度為3000mm）；木板梁一根（長(zhǎng)度1.2m/寬度為0.16m/厚度為0.10m）；單體液壓柱共三根（DW35—180/IIOXL型）。在掘煤循環(huán)一周之后，管理人員核查頂板，在保障頂板安全系數(shù)達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)的情況下，吊裝前探梁，保障其與兩排錨桿距離的適當(dāng)性。安排兩位施工人員站立于支護(hù)之下，挑接網(wǎng)片移動(dòng)鋼管至煤墻上，設(shè)置木板梁，在科學(xué)調(diào)整之后，自木板梁絞頂，同時(shí)在工作面設(shè)置臨時(shí)點(diǎn)柱。

在臨時(shí)支護(hù)設(shè)置結(jié)束之后，開(kāi)展永久錨網(wǎng)支護(hù)工程。首先針對(duì)頂板之間的錨桿，保障其深度為2.20m，外露的錨桿控制在20mm左右，各孔注入樹(shù)脂錨固劑，要求在注入$2360型（1卷）后注入Z2360型（1卷），然后使用錨桿設(shè)備進(jìn)行攪拌，維持半分鐘，使用錨桿機(jī)安裝螺絲，并設(shè)置檢查試驗(yàn)，保障預(yù)緊力達(dá)不低于100N。

3.2.2 錨網(wǎng)支護(hù)

在頂板支護(hù)施工結(jié)束之后，全面檢測(cè)巷幫，以支護(hù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)眼位作為基本依據(jù)，眼位標(biāo)定為2.0m，各孔均注入樹(shù)脂錨固劑，要求在注入$2360型（1卷）后注入Z2360型（1卷），以錨桿將樹(shù)脂錨固劑抵至底部，然后使用錨桿設(shè)備進(jìn)行攪拌，維持半分鐘，使用錨桿機(jī)安裝螺絲，并設(shè)置檢查試驗(yàn)，保障預(yù)緊力達(dá)不低于100N。

3.2.3 錨索支護(hù)

以錨索排距、錨索行距作為根本出發(fā)點(diǎn)，設(shè)定錨索孔的實(shí)際位置，在鉆孔之后將其清理干凈，保障鉆孔深度在5.0m，各孔均注入樹(shù)脂錨固劑，要求在注入$2360型（1卷）后注入Z2360型（1卷），安排兩名施工人員將樹(shù)脂錨固劑抵至底部，開(kāi)啟鉆機(jī)攪拌20s左右，在攪拌之后等待60s，保障錨索外露不超過(guò)0.3m。使用收縮機(jī)拆卸攪拌器，保持半小時(shí)后裝設(shè)鎖具、托板，然后漲拉錨索至100KN以上。

4 錨固質(zhì)量及其頂板離層檢測(cè)

4.1 錨固質(zhì)量檢測(cè)

在支護(hù)工作結(jié)束之后，檢測(cè)員針對(duì)錨桿螺母進(jìn)行抽樣檢查，各組三根檢測(cè)一根，若第一次檢測(cè)不合格，應(yīng)當(dāng)抽取下一組，仍不合格則需要對(duì)所有錨桿重新緊固。

由管理人員定期開(kāi)展試驗(yàn)，檢測(cè)錨桿、錨索是否正常，就錨桿而言，每一百組抽取一組進(jìn)行檢測(cè)，各組為三根錨桿，抽檢比例應(yīng)當(dāng)在1%以上。原則上來(lái)說(shuō)，被檢測(cè)組都應(yīng)當(dāng)與設(shè)計(jì)目標(biāo)相一致，否則繼續(xù)抽檢。針對(duì)錨索來(lái)說(shuō)每20根檢測(cè)一組，保障試驗(yàn)為非破壞性抽拉，如果發(fā)現(xiàn)存在伸長(zhǎng)現(xiàn)象則繼續(xù)張拉，如果多次抽檢均存在問(wèn)題，則應(yīng)當(dāng)技術(shù)通知技術(shù)管理人員，明確施工環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題，并及時(shí)提出具備針對(duì)性的解決措施。抽檢要求為頂錨桿達(dá)9800N/幫錨桿4900N為有效，外移量應(yīng)當(dāng)控制在0.02m間，超出應(yīng)當(dāng)重新抽檢計(jì)算。

4.2 頂板動(dòng)態(tài)檢測(cè)

由管理人員檢測(cè)頂板動(dòng)態(tài)，距離掘進(jìn)面15米范圍內(nèi)觀測(cè)，每三天檢測(cè)一次，連續(xù)觀察一個(gè)月，如果數(shù)據(jù)逐步趨向穩(wěn)定，則可以延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間為一周一次。錨桿頂層指標(biāo)應(yīng)當(dāng)在15mm-10mm之內(nèi)，如果檢測(cè)數(shù)據(jù)與指標(biāo)參考值不符，則應(yīng)當(dāng)及時(shí)檢查頂層并提出完善策略。如果錨桿在錨固范圍外離層，則可以提升錨固力或者增大支護(hù)量。如果錨桿在錨固范圍內(nèi)離層，則應(yīng)當(dāng)通過(guò)金屬結(jié)構(gòu)強(qiáng)化支護(hù)，或者延長(zhǎng)錨索長(zhǎng)度也有助于提升安全性。

5 施工安全技術(shù)要求

管理人員應(yīng)當(dāng)定期安排專(zhuān)門(mén)人員檢查支護(hù)材料，禁止使用質(zhì)量不合格的材料。如果頂部出現(xiàn)異常現(xiàn)象，例如厚度增加、煤層破碎或者松軟等，應(yīng)當(dāng)技術(shù)調(diào)整錨桿密度及其長(zhǎng)度等參數(shù)，若有必要可以注漿，提高其牢固性，保障其滿(mǎn)足施工要求。在施工中如果錨桿等斷裂，應(yīng)當(dāng)提升支護(hù)質(zhì)量，減小排距、行距或者增大錨索直徑，避免錨索斷裂造成人身傷害，降低生產(chǎn)效益。需要指出的是，如果支護(hù)大面積斷裂，應(yīng)當(dāng)要求施工人員及時(shí)撤出，停止施工[3]。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜掘錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的運(yùn)用相比以往的支護(hù)方式，能夠有效提升圍巖的牢固性與穩(wěn)定性，有助于降低安全事故的發(fā)生率。有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)提高重視，通過(guò)綜掘機(jī)的掘進(jìn)，達(dá)到節(jié)約人力物力，提升生產(chǎn)效率及其效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]王林.大斷面煤巷綜掘錨桿支護(hù)快速掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2015，01（15）：90-92.

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[3]李強(qiáng)，張艷君.巖巷綜掘機(jī)快速掘進(jìn)錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)施工工藝實(shí)踐[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2016，06（29）：895-897.