復合頂板下大斷面綜采工作面切眼支護技術研究

[摘 要]本文針對許疃煤礦7227綜采工作面切眼在復合頂板條件下大斷面施工過程中遇到的技術難題進行研究，根據切眼特殊情況提出了錨帶網+單體支柱+錨索聯合支護方案，介紹了其施工方法，對支護效果進行了礦壓監(jiān)測，實踐證明該切眼采用聯合支護技術，既改善了巷道圍巖的變形量，又保證了巷道快速掘進，在同類地質條件下大斷面施工提供了可靠技術經驗。

[關鍵詞]大斷面 聯合支護 施工方法 礦壓監(jiān)測

中圖分類號：TD355 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）16-0340-01

0、前言

綜采工作面切眼頂板支護的難度，在于它的采高大、跨度大，巷道暴露的空間大，根據三鉸拱原理，巷道凈跨度大，導致巷道頂板承受的原巖垂直應力增大，再加上在回采過程中受采動壓力及自身高應力地壓的雙重作用，采用傳統(tǒng)的金屬支架支護，存在以下問題：跨度大支架的穩(wěn)定性差，頂梁易彎曲，導致垮棚事故的發(fā)生，不利于頂板管理；工作面運料困難，易發(fā)生支護材料傷人事件，迎頭施工人員安全系數低；工作面安裝不便，安裝時需要替棚，安裝工序繁雜且不利于頂板管理。因此尋求一種合理的綜采工作面切眼大斷面煤巷支護形式具有重要意義。

近年來，我國錨桿+錨索聯合支護技術日趨成熟，為在綜采工作面切眼大斷面煤巷支護提供了有利的條件。

錨桿可以發(fā)揮擠壓加固作用，促使錨固范圍之內的巖石形成能承受一定載荷的整體結構，維護錨桿長度范圍內的頂板，保持整體性，一定程度上阻止上部圍巖的松動與變形。錨索則錨固在上部穩(wěn)定的老頂巖層之中，發(fā)揮其懸吊作用，將潛在的垮落范圍之內的頂板巖層懸吊于完整堅固的老頂巖體上，由錨索來承擔垮落范圍之內的巖層所受的垂直載荷，加大“錨固平衡拱”厚度，防止頂板巖層離層。

1、工程概況

許疃煤礦7227綜采工作面位于許疃煤礦82下采區(qū)右翼一階段，南到81采區(qū)7219工作面收作線附近，西到7118工作面及81、82下采區(qū)分界線，北到大巷保安煤柱線，東鄰7229工作面（已回采）。

該工作面主采72煤層，該范圍內煤厚2.4～6.63m，平均5.03m。外段608m大部分處于原7127采空區(qū)下，煤厚2.4～6.3m，平均2.65m；局部受構造影響被破壞或已采出，且該段72煤層與上部71煤層呈分岔合并關系，層間距在0.7～4.0m，平均2.30m。工作面整體72煤層與下部82煤層層間距在11.44～17.73m，平均13.54m。

該煤層賦存穩(wěn)定，煤層結構復雜，煤層直接頂為泥巖，厚度為0.7～4.0m，平均為2.30m，老頂為細砂巖，厚度為16.26～25.48m，平均為21.74m，直接底為泥巖，厚度為2.05～2.43m，平均為1.49m，老底為細砂巖，厚度為9.39～15.30m，平均為12.05m。

該工作面地質構造較簡單，總體上為一南北走向，向東傾斜的單斜構造，工作面煤層在走向上有幾處小的起伏（實見向斜2條），煤層傾角7～17，平均12°。根據實揭資料分析，能構成對該區(qū)域內掘進影響的斷層5條。

為滿足綜采設備的安裝，巷道斷面設計為矩形，其設計凈尺寸為凈寬×凈高=9000×3800mm。

2、支護方案及支護參數

支護方案：采用錨帶網+點柱+錨索聯合支護。

支護參數：

頂部：采用M22 L=2400mm等強錨桿加長錨固，間、排距為800×800mm。矩形布置，與巖面垂直，其中頂部兩肩窩錨桿與頂板法線夾角為≮75°，初錨扭矩≮300N·m，錨固力≮80KN，每根錨桿用兩節(jié)Z2550樹脂藥卷；每兩排錨桿施工一套錨索梁進行補強支護，錨索規(guī)格為Φ17.8 L=6300mm鋼絞線錨索，梁采用L=3600mm的14#槽鋼加工而成，每排施工兩套錨索梁，錨索間距為1500mm，錨固力≮200KN，每根錨索用一節(jié)K2550和兩節(jié)Z2550樹脂藥卷。采用L=4500mm長M4型鋼帶，鋼帶沿煤層傾向方向布置。

幫部：老塘側幫部采用M22 L=2400mm等強錨桿加長錨固，工作面推進側幫部采用M22 L=2400mm玻璃鋼錨桿，錨桿間、排距為850×800mm。每根錨桿用兩卷Z2550樹脂加長錨固，初錨扭矩≮200N·m，錨固力≮60KN，配合使用L=3800mm長M4型鋼帶。

菱形金屬網采用10#鐵絲機械編制，網孔50×50mm，頂網過肩窩≮200mm，在巷道幫部加網到幫部鋼帶下端超過鋼帶200mm；網間搭茬100～150mm，用網邊緣鉤條勾結牢固。

點柱為DH4型單體，每排布置6根單體，排拒不大于800mm，單個支柱的初撐力不小于50 KN。

3、施工方法

由于7227綜采工作面切眼跨度達9.0m，采用導硐+刷擴的方法，先施工凈寬×凈高=4500×3800的巷道，貫通后再刷擴煤壁側至設計尺寸。

導硐為老塘側，刷大為煤壁側，合理安排刷大時間，盡可能減少巷道頂板下沉時間。導硐施工時靠近煤壁側，架設一梁三柱的走向棚管理頂板，梁為1m的鉸接頂梁，支柱為DH4型單體液壓支柱，并設專人管理，保證支柱正規(guī)有勁，觀察頂板來壓情況，及時給支柱補液或替換損壞的支柱。巷道刷大只能放松動炮，以減少對導硐巷道及頂板的破壞，刷大側鋼帶、錨索與導硐側鋼帶、錨索平行布置，支護強度及支護參數與導硐側一致。

4、礦壓監(jiān)測

（1）巷道表面位移

切眼內每隔30mm布置一個測站，對特殊地段增加測點。每個測點采用“十字布點法”布置，測點設立后，前期每隔一天觀測一次，表面位移趨于穩(wěn)定后，每周觀測一次，并做好記錄和資料整理。

（2）頂板離層指示儀布置

切眼內每30mm安設一組頂板離層儀，布置在巷道頂板中央。在巷道頂板垂直打入一個直徑φ=28mm鉆孔，一直打到堅硬老頂，深度一般為5～8m，將棘爪推到深部穩(wěn)定巖層內（一般超過錨索錨固尾端300mm），再將另一個棘爪推到2.5m位置，其準確位置是與錨桿錨固尾端一致。將不銹鋼鋼絲拉緊后，按要求固定在孔口測讀裝置上，記下原始數據，以后每周觀測一次。錨固區(qū)內、外頂板離層值≤20mm為安全值。

（3）錨桿（索）檢測

建立錨桿（索）日檢制度，初錨扭矩抽測不少于30%，錨拔力抽測一組（頂1根、幫1根）。

錨拔力測試一般不作破壞性試驗，當拉拔加載至設計錨拔力的90%時即為合格。拉拔檢測過的錨桿（索）要有明顯標記，不得重復拉拔，不宜超過規(guī)定值過大，以防損壞設備或拉壞錨桿（索）。

5、結束語

許疃煤礦7227工作面切眼采用錨帶網+單體支柱+錨索聯合支護技術，充分發(fā)揮了錨桿、錨索各自的優(yōu)勢，高強度錨桿以加固為主，錨索以懸吊作用為主，有效控制了巷道頂板巖層移動，很好的解決了大跨度復合頂板綜采工作面切眼支護問題，同時為大跨度錨桿+錨索支護技術積累了寶貴的實踐經驗。

作者簡介：李根強（1984～），男，安徽宿州市人，2013年1月畢業(yè)于中國礦業(yè)大學。現任淮北礦業(yè)（集團）有限責任公司許疃煤礦綜掘二區(qū)副區(qū)長。