煤巷全錨網(wǎng)支護(hù)托頂煤施工技術(shù)

孫喜鵬

(山西省煤炭建設(shè)監(jiān)理有限公司， 山西 太原 030012)

0 引言

當(dāng)前在全國煤炭行業(yè)中較為先進(jìn)的支護(hù)方式為煤巷全錨網(wǎng)施工。山西某煤業(yè)公司在下順槽厚煤段煤巷掘進(jìn)中進(jìn)行煤巷全錨網(wǎng)支護(hù)試驗，其下順槽掘進(jìn)層位是二疊系下部二1煤層,煤層疏松,是典型的不穩(wěn)定煤層,煤層厚度為1.2～7.5 m，發(fā)育極不穩(wěn)定[1]。對此情況，該公司積極開展全錨網(wǎng)托頂煤的施工工作,取得了較好的效果。

1 托頂煤錨網(wǎng)施工措施

下順槽掘進(jìn)至下35測點前36.5 m 時,迎頭頂?shù)装鍙堥_,煤厚達(dá)6 m[2]。根據(jù)現(xiàn)場條件,采取技術(shù)措施:

1) 正常托頂煤平頂施工時,首先,自巷道中線向兩幫開挖0.6 m寬、2.0 m長的空間;然后,繼續(xù)向前擴(kuò)刷0.6 m,滿足一排網(wǎng)空間后,將1.2 m寬、2.0 m長的鋼筋網(wǎng)連接頂板施工錨桿、錨索;最后,繼續(xù)向兩幫各刷1.5 m達(dá)到巷道設(shè)計寬度,將網(wǎng)搭接連網(wǎng)后施工頂部兩邊及兩幫上部錨桿。

2) 采用手鎬落煤、掘進(jìn)機(jī)出煤,首先延伸中線至迎頭。在落煤時,采用正臺階預(yù)留煤墻法,臺階長度為4 m。剔出兩幫自上而下兩根錨桿位置后,留設(shè)倒梯形斷面,下部一側(cè)預(yù)留煤體寬度不小于0.8 m。

3) 錨桿、錨索施工托頂后前5 m按照一排錨桿、一排錨索進(jìn)行施工,間排距500 mm×800 mm;施工正常后按照錨桿+錨索聯(lián)合施工[3]。

2 支護(hù)措施

前期支護(hù)采取每排錨桿中間增打一排長度4 m錨索混合支護(hù),緊跟迎頭補(bǔ)打6.2 m錨索加強(qiáng)支護(hù)。

后期支護(hù)托頂煤施工進(jìn)行5～10 m且頂煤支護(hù)進(jìn)入正規(guī)循環(huán)后,不再施工4 m錨索。其他支護(hù)形式與前期相同,按照正規(guī)循環(huán)進(jìn)行支護(hù)。

1) 支護(hù)頂板措施。支護(hù)使用錨桿、錨索、硬質(zhì)塑料網(wǎng)與鋼筋梯子梁等材料。在施工工作中,巷道頂板計劃安裝左旋無縱筋錨桿(φ20 mm×2 400 mm)7根,每根錨桿使用M22快速安裝螺母與φ23 mm減摩墊圈配合使用。設(shè)計800 mm施工錨桿間距，排距采用1 000 mm,錨固用2支錨固劑,錨桿錨固力≥8 t,預(yù)緊力≥4 t,預(yù)緊力矩≥200 N·m。圓形托盤用φ150 mm×10 mm的(巷道肩窩則是異形托盤)。為提高托頂煤支護(hù)體強(qiáng)度,施工前要鋼筋網(wǎng)和硬質(zhì)塑料網(wǎng)捆綁覆蓋。鋼筋網(wǎng)設(shè)計規(guī)格是直徑6.5 mm、寬度1 200 mm、長度2 000 mm,硬質(zhì)塑料網(wǎng)則是寬度1 000 mm、長度12 m。14#雙股鐵絲網(wǎng)，三花眼間聯(lián)網(wǎng)搭接長度為≤200 mm,其聯(lián)網(wǎng)間距設(shè)計≤200 mm。要求鋼筋梯子梁至少搭接一個孔位，保證支護(hù)體強(qiáng)度。在巷道頂板布置錨索依據(jù)間距1 600 mm、排距1 600 mm，也就是說巷道正頂安裝1根,2根錨索安裝在偏離中線位置1 600 m。每根錨索使用3支錨固劑。礦井回收廢舊U型鋼加工而成托盤(300 mm×300 mm×10 mm),錨索預(yù)緊力≥100 kN(20 MPa),錨固力≥260 kN[4]。用φ12 mm圓鋼加工成鋼筋梯子梁。

2) 兩幫巷道支護(hù)技術(shù)。兩幫巷道在施工中，按照巷道兩幫分別設(shè)計左旋無縱筋錨桿5根(φ20 mm×2 400 mm)，間距800 mm，排距1 000 mm,使用每孔兩卷錨固劑錨固。錨桿錨固力≥70 kN,預(yù)緊力≥40 kN,預(yù)緊力矩≥200 N·m。當(dāng)煤層煤厚度大于3 m時,按照“3-3-3”施工,錨索和鋼筋梯子梁嚴(yán)格依照要求鋪設(shè)，鋼筋梯子梁要搭接至少一孔位，保證支護(hù)體強(qiáng)度。頂板依照一排錨索一排錨桿間距1 600 mm、排距1 600 mm。錨索直徑17.8 mm、長度6 200 mm鋼絞線。錨索每根使用3支錨固劑。用廢舊的U型鋼加工成300 mm×300 mm×10 mm的托盤。錨索預(yù)緊力≥100 kN(20 MPa),錨固力≥260 kN。鋼筋梯子梁按設(shè)計鋪設(shè)。用φ12 mm圓鋼加工鋼筋梯子梁,如圖1所示。

(a) 下順槽巷道支護(hù)斷面

(b) 巷道支護(hù)展開圖

3 安全技術(shù)措施

1) 托頂煤施工期間,必須對頂煤進(jìn)行超前注水,使煤體充分濕潤銹結(jié),注水孔布置在距離巷頂1～2 m范圍內(nèi),斷面內(nèi)布置3～4個注水孔,注水孔深度不小于6 m,注水壓力為2～4 MPa,每班注水時間不小于2 h。

2) 頂部寬度刷夠2 m后,及時鋪設(shè)頂網(wǎng)并使用單體柱配合工字鋼進(jìn)行臨時支護(hù)。在寬度刷夠5 m后及時鋪設(shè)鋼筋梯子梁后施工2.4 m左旋無縱筋錨桿進(jìn)行頂部支護(hù)。

3) 頂部支護(hù)未完成前,不得拆除單體柱,施工期間要隨時排查單體柱臨時支護(hù)情況,發(fā)現(xiàn)漏液、卸載情況應(yīng)及時處理。

4) 施工長度達(dá)到3 m后,巷道兩幫距巷幫500 mm左右位置各布置一道抬棚,使用單體柱+工字鋼打設(shè)，要求一梁三柱，初撐力≥50 kN，且必須安裝防倒裝置(防倒器或鋼絲繩捆綁)。

4 施工效果判斷

在全錨網(wǎng)支護(hù)巷道托頂煤施工段巷道布置了一組錨索測力計和頂板離層儀,以定期觀測。

定期觀察結(jié)果見圖2。由圖2可以看出,錨索預(yù)應(yīng)力值在7～12 d時出現(xiàn)變化,達(dá)到最大值6 MPa,之后趨于穩(wěn)定;頂板離層儀在第12 d時深部基點讀數(shù)達(dá)到100 mm、淺部基點讀數(shù)達(dá)到40 mm,之后逐漸趨于穩(wěn)定。

5 結(jié)論

煤巷全錨網(wǎng)支護(hù)托頂煤應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場具體情況制定切實可行的施工方案。

(a) 錨索預(yù)應(yīng)力值

(b) 觀測結(jié)果值

煤巷全錨網(wǎng)支護(hù)托頂煤施工改變了傳統(tǒng)的沿頂施工方式,對于工作面開采順利推進(jìn)、提高工作面回采率都有著極為重要的意義,為同類礦井煤層條件下區(qū)段托頂煤錨網(wǎng)支護(hù)提供了良好的借鑒作用。