綜采工作面末采快速支護技術淺析

摘要：本文著重從實際應用方面闡述了綜采工作面末采使用錨網梁聯合支護的可行性和具體實施方案。

關鍵詞：薄煤層 末采 錨網梁支護 擴幫

0 引言

自高強度錨網支護技術在邢臺礦推廣應用以來，結合礦井的生產、地質條件和頂板等因素，不斷進行完善、創新和改進，已經取得了長足的進步和發展。在該礦5515工作面末采中，根據5#煤層特點以及頂板、地質條件，創新的采用錨網聯合支護擴幫方式。邢臺礦5515工作面在5#煤層中布置，走向長度為378～388米，傾斜長度96米，煤層厚度在1.2～1.8米之間。煤層結構較簡單，無夾矸。直接頂為泥巖，厚度在3.2～5.3米之間；基本頂較堅硬，為石灰巖，巖石厚度在4.2～5.1米之間；工作面地質結構簡單，尤其在工作面末采階段，無影響工作面頂板完整性的地質構造。

工作面采用ZY3200-/10/19型液壓支架支護頂板，并及時超前支護至煤壁。

1 工作面末采錨網聯合支護實施情況

依據邢臺礦頂板分類管理方案和有關資料統計分析以及歷年來5#煤層的礦壓觀測，5#煤層屬一級一類頂板，頂板來壓顯現不明顯，受采動影響和超前動壓的影響較小，末采階段煤層賦存比較穩定，適合于末采階段的錨網聯合支護，為工作面實現快速撤架創造了有利條件。

1.1 支護參數確定

1.1.1 錨桿支護參數

錨桿長度L=N(1.1+W/10)=1.75m

式中：N為圍巖的穩定系數，取1.0；

W為巷道或硐室跨度，取6.5m；

故選取頂錨桿為長度為1.8m。

1.1.2 錨桿間、排距參數

錨桿間、排距D≤0.5L

故選取錨桿間距為700mm、排距為600mm；

1.1.3 錨桿直徑

錨桿直徑d=1/110·L=0.0164m

故選取Φ22mm螺紋鋼錨桿

1.1.4 錨桿錨固力

錨固力Q=KHDγ=39KN

式中：K為安全系數，取2；

H為錨固深度，取2.0m；

D為錨桿間距，取0.82m；

γ為煤層的平均密度，1.19t/m3；

實際施工中要求錨桿的錨固力不低于50KN。

1.1.5 錨索支護參數

最小錨固長度La>k·[(d1·fst)/(4·fct)]>0.94m

式中：K為安全系數，取2；

d1為錨索直徑，15.24mm；

fst為強度，1860N/m2；

fct為錨索與錨固劑的粘結強度，取1.5N/m2；

1.2 支架上方引網

1.2.1 工作面要確保沿底回采，工作面距停采線10m時，保持采線與停采位置平行。開始在架前上金屬菱形網（3.6×1.6m），上網期間，采高要保持在1.7～1.8m之間。

1.2.2 最初上網時，以一根舊鋼絲繩（5′）做引繩，將網的短邊聯到鋼絲繩上，并連同鋼絲繩一起放入支架頂梁上。上網移架時，必先間隔移架以防掉網，待網完全吃進后，升緊支架，然后再移相鄰支架，必要時要用單體配合大板上網，單網上下搭接500毫米，左右搭接200～300mm，聯網均為雙排扣，扣距為100毫米，每扣扭結不少于3圈，聯網絲為14#鐵絲；機頭、機尾要超出端頭支架不少于500毫米，并于兩巷頂網聯好。

1.3 支架上方錨網支護 當工作面采線距停采線6.5米時，開始為錨網支護作準備，每割一刀必須退空刀進行裝煤，將支架全部對齊對正，在距停采線6.2米的位置開始打第1排錨網支護。

1.4 支架操作 支架只托住第1、2排錨桿時，支架工拉移支架必須調平衡降前梁，減少支架前梁對錨桿的作用力，保護錨桿。當開始托住第3、4、5排錨桿時，支架的初撐力以接頂、能頂動溜子為原則，防止升降支架破壞錨桿的支護效果。當支架拉移至擴幫位置時，初撐力達到10～15Mpa即可。

2 空間擴幫

2.1 擴幫技術要求 采用錨網、梁聯合支護方式，擴幫寬度為2.0米，高度為2.0米，錨網部分外空間采用組距10米錨索加固。

2.2 擴幫要求及順序

2.2.1 當工作面推進距停采線2m時開始擴幫，擴幫寬度為2.0m，高度為2.0m。機頭3架要求規格為寬度為2.6m（錨桿布置如“擴幫施工圖”所示）。

2.2.2 擴幫部分全部是錨網支護，采用錨索加固，錨索長8m，組距10m，（錨索布置如“擴幫施工圖”所示）。

2.2.3 頂錨桿采用Φ22mm，L=1800mm的螺紋鋼錨桿，錨桿間排距700×（600±50）mm，采用3700mm鋼筋梯子鋼帶。其預緊力不低于80KN，錨固力不低于130KN，（布置如“擴幫施工圖”所示）。

2.2.4 幫錨桿順巷布置，采用Φ16mm鋼筋錨桿，L=1900mm。間排距1000×900mm。共打兩排，最上排距頂300mm，下排距上排1000mm，上下排錨桿分別上挑10°和水平打入，其預緊力不小于50KN，錨固力不低于50KN。

2.2.5 錨索：按照“擴幫施工圖”規定打錨索加固，錨索長8m，配L=2400mm14#槽鋼梁，組距10m。其錨固力不低于200KN，預緊力不小于150KN，錨索的外露長度不大于300mm。

2.3 煤壁幫錨桿 根據工作面的地質條件和煤質硬度等狀況，工作面有8°～9°俯采角度，頂板壓力顯現不明顯，沒有片幫現象，只需補打一排幫錨桿即可滿足工作面擴幫條件。幫錨桿采用順巷布置，間排距離為1000×900mm，從工作面中部順巷布置，幫網與頂網相連。

3 支架的運轉特性

使用新型薄煤ZY3200/10/19液壓支架與邢臺礦使用的兩柱掩護式支架和綜放支架相比，通過技術部門的礦壓資料分析，兩柱掩護式支架均以一次增阻為主。薄煤支架以初撐增阻為主，但同其他架型相比增阻的頻率相差不大，該架型完全適合于開采5#煤層，使用錨網梁聯合支護進行末采撤架空間的維護。

4 技術效果分析

邢臺礦5515工作面采用錨網梁聯合支護的方式，在有選擇的頂板條件下，進行工作面末采的嘗試，取得了以下幾點效果：

4.1 采用錨網聯合支護進行工作面末采，具有安全、高效等特點，開創了工作面末采支護的新途徑。

4.2 錨網梁末采試驗成功，取得了適合邢臺礦5#煤頂板的礦壓規律支護新途徑，為邢臺礦類似條件的工作面末采取得了寶貴的經驗，并提供了可行的技術參數。

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