厚煤層底板巷大斷面在軟巖支護(hù)技術(shù)中的應(yīng)用

張逸龍ZHANG Yi-long

（黑龍江科技大學(xué)研究生學(xué)院，哈爾濱150022）

0 引言

龍煤集團(tuán)鶴崗興安煤礦礦老井深、地質(zhì)條件復(fù)雜，水、火、瓦斯等各種災(zāi)害并存，尤其在進(jìn)入四水平深部開采后，沖擊地壓顯現(xiàn)日趨嚴(yán)重，并成為了威脅礦井安全生產(chǎn)、制約安全高效礦井建設(shè)的重大難題。

近年來(lái)，興安煤礦按照龍煤集團(tuán)鶴崗分公司的要求，大力推進(jìn)技術(shù)革新，不斷改進(jìn)支護(hù)技術(shù)。特別是在2013年9月份，隨煤礦技術(shù)人員不斷學(xué)習(xí)和考察后，明確地牢固樹立了“抽漏就是事故”理念，在開拓和回掘系統(tǒng)中也堅(jiān)持“先做減法、再做加法”的主導(dǎo)思想，將原來(lái)的4個(gè)開拓區(qū)縮編為3個(gè)開拓區(qū)，而被撤銷開拓區(qū)的生產(chǎn)連隊(duì)人員全部被充實(shí)到其他3個(gè)開拓區(qū)，提高了各隊(duì)適應(yīng)艱苦復(fù)雜條件的能力。合區(qū)并隊(duì)的當(dāng)月，全礦開拓進(jìn)尺不但沒有減少，還比上個(gè)月多掘進(jìn)了110m。收到了良好的成效。

在不斷加大準(zhǔn)備工作力度的基礎(chǔ)上，興安煤礦針對(duì)礦井賦存的特點(diǎn)，圍繞加快安全高效礦井建設(shè)的總體目標(biāo)，從上大設(shè)備、實(shí)現(xiàn)大生產(chǎn)和預(yù)防沖擊地壓的角度出發(fā)，經(jīng)過(guò)科學(xué)研究和認(rèn)真分析，從2013年10月份開始，將四水平北11層一三區(qū)二段底板層巷道斷面增加到22m2，并在施工時(shí)采用“一梁三索”錨網(wǎng)索噴支護(hù)技術(shù)，并收到了良好效果。大斷面月進(jìn)尺可達(dá)到150m，比施工本區(qū)域一段的月平均進(jìn)尺提高了近一倍；最高進(jìn)尺達(dá)到了63m，錨網(wǎng)索噴支護(hù)斷面利用率達(dá)到了100%。增強(qiáng)了礦井安全把握程度。

1 工作面概況

該區(qū)段為四水平北11層一三區(qū)二段底板層。西部為四水平11層一段工作面，現(xiàn)已采完，軌道與一段機(jī)道留設(shè)5m保護(hù)煤柱。工作面走向長(zhǎng)為480m，傾斜長(zhǎng)為140m，煤層平均厚度8.0m，可采儲(chǔ)量達(dá)到了70萬(wàn)噸。該區(qū)上段已采，下段未采。根據(jù)一段回采可見，該區(qū)段煤層賦存比較穩(wěn)定，煤層由背斜逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛐辟x存狀態(tài)。傾角在19°～35°之間，平均傾角為25°，煤層厚度為7.42m～8.52m，一般厚度為8.0m，煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，煤質(zhì)較軟，塊狀，破碎，底板為6m灰色堅(jiān)硬細(xì)砂巖。如圖1所示。

圖1 煤層柱狀圖

2 支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1 機(jī)道設(shè)計(jì) 興安煤礦機(jī)道施工采用巷道寬為5.5m，中高4.0m，拱高為2.2m，墻高為1.8m，斷面面積為：22m2。

錨索長(zhǎng)度為8.3m，直徑為17.9mm的鋼絞線，間距為1.5m，排距0.8m，采用1支快速凝錨固劑和2支中速凝錨固劑，錨固長(zhǎng)度為1900mm，錨固力≥250kN。在“一梁三索”結(jié)構(gòu)中，巷道中間采用3.5m長(zhǎng)的“U”型鋼支護(hù)，兩邊采用0.5m工字鋼或“U”型鋼托梁。錨桿采用無(wú)縱筋預(yù)應(yīng)力螺紋鋼，直徑為22mm，長(zhǎng)度2400mm，間排距都為0.8m。假如頂板有淋水時(shí)，可加大速凝劑摻，且必須在噴漿機(jī)內(nèi)均勻?yàn)⑷搿?/p>

2.2 切眼和開幫設(shè)計(jì) 切眼施工采用放炮掘進(jìn)施工，巷道寬度為3.5m，中高為2.7m，斷面面積為10m2。

錨索選用長(zhǎng)8.3m，直徑為17.9mm的鋼絞線，間距長(zhǎng)度為1.25m，排距為0.8m，每排3根。錨索托梁為3.5米長(zhǎng)鉆眼工字鋼的“一梁三索”結(jié)構(gòu)，與機(jī)道支護(hù)相似，均采用“U”型鋼支架和工字鋼支護(hù)。切眼開幫時(shí)寬度4.5m，中高2.7m，斷面：13m2。開幫切眼開幫前先設(shè)計(jì)一個(gè)半圓拱型的巷道，達(dá)到寬度后，再設(shè)計(jì)一個(gè)長(zhǎng)度相同的班員工型的巷道斷面。如圖2和3所示。

圖2 切眼支護(hù)斷面圖

圖3 切眼開幫支護(hù)斷面圖

2.3 施工工藝設(shè)計(jì) 具體施工順序是：打前探錨桿—掘進(jìn)機(jī)切割上半部——臨時(shí)支護(hù)——打錨桿眼，安裝錨桿——鋪鋼筋網(wǎng)——擰緊螺母——打錨索眼，上錨索——上“U”型鋼梁，緊固——掘進(jìn)機(jī)切割下半部——打兩幫錨桿——鋪鋼筋網(wǎng)——擰緊螺母——噴漿。

①打錨桿：打錨桿眼位眼位誤差不得超過(guò)30mm，錨桿眼深度與錨桿長(zhǎng)度相等。

②鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)：鋪網(wǎng)時(shí)，應(yīng)待上好頂板中間錨桿，將頂網(wǎng)吊好，再依次按照上方頂板兩側(cè)打錨桿，掛網(wǎng)上托盤，擰緊螺母，而后再由上往下打錨桿掛網(wǎng)。鋪網(wǎng)時(shí)必須將掛網(wǎng)拉緊，緊貼煤巖面，使掛網(wǎng)具有一定的預(yù)緊力。

③錨索：底板層頂煤打錨索時(shí)，煤要經(jīng)過(guò)水體沖刷，造成孔徑增大，孔平整度差，樹脂錨固劑很難送到眼底，造成藥卷“穿糖葫蘆”問題，達(dá)不到支護(hù)效果。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，用塑料卷進(jìn)行連接，并已管解決了送藥卷難的難題。但還需注意一下幾點(diǎn)：

1）打錨索眼時(shí)，錨索眼位置要準(zhǔn)確，眼位誤差不得超過(guò)30mm。

2）將樹脂藥卷用塑料管連接，在藥卷下部插一根相同的塑料管。

3）將錨索線插入塑料管將藥卷緩緩送入孔底。

4）使用錨索機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)錨索線，待藥卷凝固后，撤下錨索機(jī)。用錨索將3.5m長(zhǎng)、排拒為0.8m的“U”型鋼梁及時(shí)支護(hù)，確保巷道的支護(hù)強(qiáng)度和施工安全。如圖4所示。

圖4 錨索施工圖

針對(duì)施工中出現(xiàn)的由于頂煤松軟、破碎，打錨索時(shí)水流沖刷，造成錨索孔增大，容易卡住藥卷或?qū)⑺幘怼按┨呛J”的問題。將兩卷樹脂藥卷用塑料管連接，在藥卷下部插一根塑料管，再將錨索線插入塑料相限管，緩緩把藥卷送入孔底，加以解決；針對(duì)由于頂煤松軟、破碎，頂板易出現(xiàn)網(wǎng)兜、抽漏造成錨桿、錨索支護(hù)失效等問題。使用3.5m長(zhǎng)“U”型梁“一梁三索”，使頂板支護(hù)成為一個(gè)整體，通過(guò)增加支護(hù)穩(wěn)定性，加以解決。

圖5 巷道施工斷面圖

5）采取的措施。為確保施工的效果應(yīng)該注意一下幾點(diǎn)：一是要求加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)指揮，跟班到位。施工中進(jìn)行多頭同時(shí)平行作業(yè)。二是提高施工質(zhì)量。錨桿、錨索藥卷安裝合理，保證錨索錨固到堅(jiān)硬頂板巖石堅(jiān)固。三是加強(qiáng)頂板監(jiān)測(cè)。頂板下沉或失效錨桿及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)打錨桿、錨索。在頂板壓力大或鼓幫時(shí)，錨桿、錨索間、排距加密。實(shí)踐證明，厚煤層底板巷大斷面“一梁三索”錨網(wǎng)索噴支護(hù)技術(shù)是一種技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠的支護(hù)方式。

3 厚煤層底板巷大斷面軟巖支護(hù)技術(shù)的防治

①無(wú)論施工頂、底板層巷道，能使用掘進(jìn)機(jī)的，一定要堅(jiān)定不移的使用。能使用錨網(wǎng)索支護(hù)的，絕不架棚。在有充分技術(shù)保障的前提下，應(yīng)盡量擴(kuò)大巷道斷面，以滿足機(jī)械化大生產(chǎn)和防沖、防突及其他災(zāi)害防治的需要。

②機(jī)道掘進(jìn)運(yùn)輸使用與采煤型號(hào)一致的設(shè)備，完工時(shí)直接交付采煤使用，避免二次回撤安裝。

③掘進(jìn)期間應(yīng)提前做好探放水、過(guò)舊巷的準(zhǔn)備工作，為正?；夭纱蚝没A(chǔ)，不留尾工。

④對(duì)于厚煤層底板層巷道施工，要防止頂板抽漏。

⑤對(duì)于厚煤層底板層巷道施工，必須每循環(huán)打好前探錨桿，掘進(jìn)機(jī)割完煤后，及時(shí)打錨桿、錨索，避免出現(xiàn)空頂現(xiàn)象。

⑥對(duì)錨網(wǎng)索支護(hù)工藝流程進(jìn)行進(jìn)一步研究和改善，盡量縮短支護(hù)時(shí)間，提高掘進(jìn)速度。

4 總結(jié)

興安煤礦在厚煤層底板巷大斷面軟巖支護(hù)技術(shù)上進(jìn)行了一些嘗試，采用了“一梁三索”錨網(wǎng)索噴支護(hù)技術(shù)取得了良好的效果，選擇合格的技術(shù)和支護(hù)參數(shù)，沿煤送底板巷可行，有效地阻止了巷道圍巖的變形，控制了巷道的破壞，達(dá)到一次成巷，為該煤礦大斷面施工支護(hù)提供了有效的途徑。

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