采煤掘進中高強度支護技術研究

彭 偉

陜西彬長文家坡礦業有限公司 陜西 彬州 713500

1 引言

隨著我國煤礦開采作業的不斷深入以及煤炭資源需求量的不斷增加，目前煤礦開采深度在不斷增加，也增加了煤礦井下開采作業的風險性，增大了巷道所承受的壓力。為此為了確保煤礦開采作業中的安全，就需要在采煤掘進作業中合理應用支護技術。而在目前的煤礦開采中，比較常用的高強度支護技術，下面就以某泄水巷為例對其中高強度支護技術的應用進行研究。

2 高強支護技術概述

通常來說，在巷道頂幫比較常用高強支護技術，通過其中的錨桿起到對巷道頂部產生預壓應力的作用，通過此技術形成的預應力結構來保證巷道頂部具有足夠的承載能力，提升巷道的堅固度并防止出現安全事故。此種支護技術在實際應用中，表現出可以使用高強度的支護技術和材料來提高巷道巖壁和側壁穩定性和承載力的特點。同時也具有較低的成本和較高的實用性。所用的材料也比較輕，降低了作業人員的勞動強度。

3 煤礦開采高強支護技術應用

以某泄水巷為例，此泄水巷內及周邊勘探鉆孔6－1、6－3、6－4鉆孔皆為見煤，平均煤厚9.1 m，4號煤為黑色，半暗型，玻璃光澤，層狀構造，條帶狀結構，階梯狀斷口。該工作面內煤層結構簡單，局部含1～5層夾矸，厚度平均0～0.35 m左右，巖性為泥巖為主。因煤層底板為鋁土質泥巖，遇水易膨脹，為了確保掘進期間的安全，在掘進期間巷道底板留設0.5 m厚的底煤。

3.1 頂錨桿施工工藝 把風、水管路理順，運至工作面，抬進鉆機、鉆桿等，將風、水管路分別用U型卡與鉆機聯接牢固，打開風、水閥門，進行試運轉。操作者站穩，雙手緊握操作手把，身體保持平衡。扶鉆人一手握住鉆機手把，一手將鉆桿插入鉆機連接套內向操作者示意開鉆。操作者緩送氣腿閥門、使氣腿慢慢升起，對準眼位、頂緊、點動鉆機。當鉆進約50 mm深度時，開水，扶鉆人退到操作者身后側監護，全速鉆進。鉆進過程中，鉆機要反復升落2－3次，以防孔內碎渣堵孔、卡鉆。扶鉆人待鉆機停止運轉后，下落鉆機，接鉆桿。打至設計深度后，下縮錨桿機。人工用錨桿桿體將樹脂錨固劑(先裝填一支MSK23/35，再裝填一支MSZ23/60，連續裝填)送入眼底，錨桿桿體套上托盤，上好螺母。將攪拌器尾端與鉆機連接好，緩開氣腿閥門，將樹脂錨固劑頂至孔底，開機攪拌，邊攪邊推，直到錨桿頂端推到眼底時，攪拌30－45秒停機，等待樹脂錨固劑凝固480s后再次啟動錨桿機旋轉推進，將螺母定位銷破開，使托盤錨網壓緊巖面。

3.2 幫錨桿施工工藝 采用MQS－90型幫錨桿鉆機配YT－28氣腿式鑿巖機、φ28 mm鉆頭施工幫部錨桿。按照從上向下的順序使用手鎬找掉兩幫的活煤矸，使兩幫為硬體。鋪幫網，量取間排距，標定眼位。用幫錨桿鉆機打眼。扶鉆工扶住鉆桿，使鉆尖對準眼位，點動鉆機鉆進50 mm后，扶鉆工退至操作者后側，全速鉆進，打至設計深度后，來回串動鉆桿清除鉆孔粉末。采用掃眼器對錨桿眼進行掃眼，將錨桿眼內碎屑、雜質清理干凈。人工用錨桿桿體將樹脂錨固劑(先裝填一支MSK23/35，再裝填一支MSZ23/60，連續裝填)送入眼底，錨桿桿體套上托盤，上好螺母。把攪拌器尾端與鉆機連接好，將樹脂錨固劑頂至孔底，開機攪拌，邊攪邊推直到錨桿頂端推到眼底時，全速攪拌30－45秒停機，等待樹脂錨固劑凝固480s后再次啟動錨桿機旋轉推進，將螺母定位銷破開，使托盤錨網壓緊巖面。卸下攪拌器，待初凝后，采用啟動風炮將螺母旋緊，采用力矩扳手對錨桿扭矩進行檢測。

3.3 錨索施工工藝 根據規程標定錨索眼位。按頂錨桿鉆孔施工工藝打設錨索眼。每根鉆桿打完后，落下鉆機，撥下鉆桿，再續接一根，待扶鉆工撤離后，繼續升鉆打眼至規定深度，溢水清孔。從下往上依次卸下鉆桿，把鉆桿放在規定地點。按規定的樹脂錨固劑規格、數量、順序，用錨索錨固頭輕輕將樹脂錨固劑送入孔底。把攪拌器尾端與鉆機連接好，將樹脂錨固劑頂至孔底，開機攪拌，邊攪邊推直到錨索頂端推到眼底時，全速攪拌30～45秒，之后使用錨索機頂住錨索約60秒后，方能放下錨索機。待錨索終凝后，架設槽鋼、緊固鎖具及托盤漲拉千斤頂張拉錨索到設計預應力之后，卸下千斤頂。張拉：錨索錨固后，等待8 min后用風動張拉機對錨索進行張拉。

4 高強度支護技術存在的問題和改進措施

在目前此高強支護技術在煤礦采煤掘進中廣泛應用的同時，也表現出在前期開展支護設計中出現設計支護應力不足而導致出現安全事故的問題。同時還由于支護技術具有隱蔽性的特點，隨著采煤掘進作業的推進，在復雜的地質條件下更是會增加采煤掘進和支護難度，容易由于高強支護技術選擇不合適而導致出現地質坍塌等問題。此外在比較惡劣的地下環境中，還會出現高應力巷道和大傾角高幫等問題，這也會造成巷道頂部的變形，增加煤礦開采作業中的風險以及安全事故概率。

針對上述問題，就需要在巷道中使用高強支護技術進行主動支護，還要保證所確定支護方案的合理性以及滿足實際應用要求，提升煤炭開采作業的穩定性和安全性。其次就是要在開展支護作業之前需要全面考察周圍環境中的地質特征、地形地貌以及溫濕度等，通過專業的參數計算來選擇合適的支護方式，通過預實驗來對支護方案進行改進和完善，實現支護效果的提升。最后就是可以與其他支護技術進行聯合應用，減少地質應力對巷道的不利影響，實現施工安全性的增強。

5 結語

針對目前煤炭開采深度不斷增加的發展趨勢，由于在此趨勢下也增加了煤炭開采作業中的安全風險性，為此本文就提出了采用高強度支護技術的策略。并且以某泄水巷為例，對應用高強度支護技術的情況進行介紹，針對其應用中出現的問題提出了相應的改進策略，希望可以為同行提供一定的經驗。