三軟煤層“四高一讓”支護技術(shù)

【摘 要】本文針對深井三軟煤層，研究應(yīng)用了“四高一讓”組合支護體系，有效控制了深井三軟煤層巷道變形。

【關(guān)鍵詞】深井；三軟煤層；沿空送巷；四高一讓

1 頂?shù)装寮懊簩訋r性及物理力學性質(zhì)

單縣煤田主采（3上）煤層埋藏深（-600～-1200m之間）。礦井開采時地壓大、支護相對困難，工作面兩巷道支護采用普通錨網(wǎng)支護，頂板下沉、兩幫移近量較大。

煤層直接頂板為細砂巖、粉砂巖和泥巖，3（3上）煤層底板為泥巖、粉砂巖或砂質(zhì)泥巖。泥巖則屬于不穩(wěn)定頂板。煤層軟，節(jié)理裂隙發(fā)育（普式硬度系數(shù)只有0.15），對3102軌道順槽3煤層頂?shù)装迕骸r試樣的力學性質(zhì)測定表明，煤層單向抗壓強度平均值為1.56Mpa，頂板巖石單向抗壓強度為32.47Mpa，底板巖石單向抗拉強度為18.09Mpa，3煤層屬于典型的“三軟”煤層。

3102工作面順槽煤層傾角平均20°、留設(shè)4.5m小煤柱沿空送巷掘進，軌道巷的下幫側(cè)為3103工作面采空區(qū)，煤柱屈服嚴重，比較破碎，側(cè)向壓力將會更大，支護相對更大。

2 巷道支護參數(shù)的確定

2.1 3102軌道順槽永久支護

①頂板采用高強預應(yīng)力左旋無縱筋錨桿、W鋼帶和錨索聯(lián)合支護，每排布置7根錨桿，錨桿株排距750mm×800mm，靠近兩幫的錨桿與巷道頂板成75°夾角；錨索打設(shè)在W鋼帶空檔內(nèi)沿巷道中心線向兩邊對稱布置，錨索為“1-2-1”布置，間排距2400mm×800mm。

②上幫采用等強螺紋鋼錨桿、W鋼帶、錨索聯(lián)合支護，每排布置5根錨桿，株排距為800mm×600mm，上幫第一根錨桿距頂板不大于300mm，并上仰15°，底腳錨桿使用高強錨桿，距底板距離超過400mm時及時補打一根底腳錨桿，底角錨桿下扎15°。頂角、底腳錨桿使用2塊錨固劑錨固，其他錨桿使用3塊錨固劑錨固。當施工至距3101工作面停采線30m處時，向前繼續(xù)施工幫部頂角底角錨桿使用高強錨桿，并打設(shè)錨索加強支護，每排施工1根，錨索排距1200mm，打設(shè)在W鋼帶空檔內(nèi)，“三花”布置，分別打設(shè)在頂板向下1m并上仰30°、距底板1m水平打設(shè)

③下幫采用等強螺紋鋼錨桿、W鋼帶、錨索聯(lián)合支護，每排布置3根錨桿，株排距800mm×600mm，下幫第一根錨桿距頂板不大于300mm，并上仰15°，底腳錨桿距底板距離超過400mm時，及時補打一根底角錨桿，底角錨桿下扎30°。頂角、底腳錨桿使用2塊錨固劑錨固，其他錨桿使用3塊錨固劑錨固。當施工至距3101工作面停采線30m處時，向前繼續(xù)施工幫部頂角底角錨桿使用高強錨桿，并打設(shè)錨索加強支護，錨索排距2400mm，打設(shè)在W鋼帶空檔并上扎15°，距離巷道頂板1000mm。

2.2 圍巖穩(wěn)定性較差、壓力及頂板淋水較大時，錨桿排距縮小至600mm，錨索“2-3-2”打設(shè)，排距縮小至600mm，循環(huán)進尺縮小至600mm，切割后立即支護

2.3 錨桿長度及株排距確定

按懸吊理論計算錨桿參數(shù)可知，施工時頂板選用直徑20mm、長度2400mm的高強預應(yīng)力左旋無縱筋錨桿，兩幫選用直徑20mm、長度2400mm的等強螺紋鋼錨桿，能夠滿足設(shè)計要求。

2.4 支護材料

①錨桿、錨索及錨固劑

頂板采用Q500號錨桿鋼制作高強預應(yīng)力左旋無縱筋錨桿，直徑為20mm、長度為2400mm；兩幫采用等強螺紋鋼錨桿，直徑為20mm、長度為2400mm，外露長度為10～40mm；每根錨桿使用2塊型號為MSK2550樹脂錨固劑固定，錨固劑直徑為25mm，長度為500mm，錨固長度不小于1000mm；高強錨桿錨固力不小120KN，預緊力矩不少于300N.m；等強錨桿錨固力不小于80KN，錨桿預緊力矩不少于200N.m。

錨索用直徑為Φ17.8mm鋼絞線制作，長度為L=6200mm，配型號為12-15的讓壓管，每根錨索采用1塊型號為MSK2550樹脂錨固劑和3塊MSZ2550樹脂錨固劑固定，錨固長度不小于2000mm，每根錨索預緊力不小于120KN，錨固力不小于150KN，錨索外露長度為150～250mm。

②金屬網(wǎng)

頂部金屬網(wǎng)采用Φ6mm的冷拔鋼筋焊制，網(wǎng)格為長×寬=100mm ×100mm；幫部軟煤易破碎，金屬網(wǎng)眼大，剛度低、過于松弛，護幫困難，采用Φ3.5mm的冷拔鋼筋焊制，網(wǎng)格為長×寬=60mm×60mm。

③W鋼帶、托盤

W鋼帶成型寬度200mm，板材厚度4mm，頂板W鋼帶長度4700mm（7眼鋼帶，眼距750mm）；上幫使用2片長度為1800mm的W鋼帶順向搭接，下幫使用1片長度為1800mm的W鋼帶（3眼鋼帶，眼距800mm）。

錨桿托盤為正方形，用10mm的鋼板壓制成弧形，配球形墊，長×寬=140mm×140mm，配12-15TB型讓壓裝置。錨索托盤用長×寬×厚=300mm×300mm×20mm 的高強球型鋼板制作（配球型墊），在中間穿一個直徑18mm的圓孔；鎖具為QVM15-1單孔鎖具，配球型墊圈及讓壓環(huán)加強管、導向箍。

3 施工工藝及支護要求

（1）交接班→安全檢查→切割→安全檢查→頂部聯(lián)網(wǎng)上鋼帶→臨時支護→打頂（幫）部錨桿眼及錨索眼→安裝頂（幫）部錨桿及錨索。

（2）錨桿的安裝工作不得中斷，一錨到底，若錨桿在眼中受阻，則此眼報廢，重新打眼錨固，安裝托盤應(yīng)在樹脂藥卷完全固化后，方可套上托盤，擰緊螺母，給錨桿體施加一定的預緊力。錨桿必須用機械扳手或力矩扳手擰緊，達到規(guī)定的扭矩力，確保錨桿的托盤緊貼巷壁。達到規(guī)定的安裝扭矩。安裝的托盤要與圍巖、煤幫接觸嚴密，托盤、螺母要上緊上牢，錨桿外露長度不大于40mm。

（3）錨固劑固化前，不要使桿體移位或晃動，尤其是在安裝頂眼時更應(yīng)該注意，錨桿安注后2分鐘內(nèi)不得給錨桿預緊力，更不能擰緊。

（4）在安裝過程中要嚴格按安裝步驟操作，避免出現(xiàn)“長尾錨桿”或打不開阻尼現(xiàn)象，否則會大大影響錨桿支護效果甚至失效。

（5）錨桿安裝質(zhì)量檢查標準

螺母的樹脂阻尼必須全部脫落，否則錨桿無法達到安裝載荷：塑料墊圈必須溶化掉；錨桿外露長度10～40mm；用扭矩扳手檢驗，高強錨桿扭矩不能低于300N.m，等強錨桿扭矩不低于200N.m。

（6）錨索安裝時，將預先安裝在鉆機上錨索攪拌器與錨索尾部連接，快速攪拌錨固劑，攪拌錨固劑的同時鉆機推力要最大。錨固劑攪拌時間為20～25秒，攪拌錨固劑停止時要確保錨索托盤靠近巖面。錨固劑攪拌完畢后10～15分鐘（現(xiàn)場試驗確定）后，安裝托盤、球墊圈和索具，并用錨索漲拉器拉緊錨索，錨索安裝應(yīng)力（預應(yīng)力）10～12t。錨索錨固力大于鋼絞線破斷力。

4 結(jié)論

深井“三軟”煤層窄煤柱采用高預緊力及讓壓技術(shù)為核心的“四高一讓”技術(shù)體系，采用高強讓壓錨桿及高剛度護表構(gòu)件并達到髙預緊力和高錨固力是整個支護系統(tǒng)的關(guān)鍵，能保證巷道圍巖變形控制在工程允許范圍內(nèi)，確保安全生產(chǎn)。

[責任編輯：周娜]