大斷面錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)在綜采開(kāi)切眼施工中的應(yīng)用研究

摘要：本文淺析綜采切眼掘進(jìn)與錨桿支護(hù)方式，就傳統(tǒng)掘進(jìn)支護(hù)方式、錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法作了細(xì)致的闡述。通過(guò)對(duì)綜采工作面切眼錨桿支護(hù)的實(shí)例分析，說(shuō)明了此錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)工藝具有的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：綜采開(kāi)切眼 支護(hù)技術(shù)方式比較 錨網(wǎng)支護(hù) 優(yōu)越性

0 引言

煤礦綜采開(kāi)切眼，由于面積小，空間狹窄，在掘進(jìn)和支護(hù)施工過(guò)程中，都受到了一定的條件限制。在這樣的環(huán)境下施工，如何保障其掘進(jìn)速度快、支護(hù)效果好，以及避免存在施工安全隱患是關(guān)鍵問(wèn)題。因此，綜采開(kāi)切眼掘進(jìn)與支護(hù)方式值得研究和探討。

1 綜采切眼掘進(jìn)與錨桿支護(hù)方式

1.1 傳統(tǒng)掘進(jìn)支護(hù)方式。進(jìn)行傳統(tǒng)的綜采開(kāi)切眼施工時(shí)，多使用梯形斷面及木棚支護(hù)的方法。使用小斷面進(jìn)行綜采支架的安裝時(shí)，再刷成大斷面。一棚梁中部加打一到兩根金屬的或木支柱對(duì)支護(hù)進(jìn)行加固，棚柜為0.6m-1.0m。該支護(hù)措施的掘進(jìn)速度不夠，會(huì)耗費(fèi)大量材料，需要很多人員的參與以及支付很多人工費(fèi)，且勞動(dòng)強(qiáng)度也不低。刷大斷面進(jìn)行大抬棚的架設(shè)，其危險(xiǎn)性較高。該切眼支護(hù)措施也妨礙安裝工作，縮小了作業(yè)人員可利用的空間，比較危險(xiǎn)。在開(kāi)切眼內(nèi)安裝“替柱、回柱”和回“大梁、柱腿”等設(shè)備的過(guò)程中，危險(xiǎn)性較大，它還無(wú)法對(duì)頂板及其四周的煤體進(jìn)行早期管理，不能有效控制頂板離層及冒頂現(xiàn)象。

1.2 錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法。錨桿支護(hù)可針對(duì)圍巖復(fù)雜多樣的特性，設(shè)計(jì)前進(jìn)行井下監(jiān)測(cè)及信息反饋、現(xiàn)場(chǎng)勘察及地質(zhì)力學(xué)評(píng)估、日常監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)信息設(shè)計(jì)等措施好進(jìn)行控制?，F(xiàn)場(chǎng)勘察的內(nèi)容包括錨固性能測(cè)試、地應(yīng)力和圍巖的結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度等。以現(xiàn)場(chǎng)勘察為前提對(duì)圍巖進(jìn)行分類(lèi)及地質(zhì)力學(xué)評(píng)估，能夠?qū)?zhǔn)確的參數(shù)提供給設(shè)計(jì)工作?？赏ㄟ^(guò)以往的經(jīng)驗(yàn)及數(shù)值計(jì)算的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，科學(xué)的設(shè)計(jì)方案是按照已測(cè)數(shù)據(jù)及圍巖參數(shù)而制定的。在施工過(guò)程中，可根據(jù)詳細(xì)的圍巖位移和錨桿受力監(jiān)測(cè)，以及監(jiān)測(cè)、驗(yàn)證結(jié)果，來(lái)修正錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)。加上施工后的日常監(jiān)測(cè)，可確保巷道的支護(hù)安全。

2 綜采工作面切眼錨桿支護(hù)實(shí)例

2.1 工作面狀況。在朔里礦的北翼、西翼煤層賦存中，不少煤層都從上而下的逐漸變薄。煤層厚度變化不穩(wěn)定，且含砂巖夾石，常在0.1m—0.6m之間。底板和煤層頂采用褐色泥巖，直接頂采用白色砂巖，約0.8m厚，堅(jiān)硬且沒(méi)有偽頂。多個(gè)工作面主體構(gòu)造均為向斜軸單斜構(gòu)造，構(gòu)造極為簡(jiǎn)單?；旧隙际窃谶@樣的條件下開(kāi)切矩形切眼，且打眼放炮和掘進(jìn)均通過(guò)人工方式一次完成成巷施工。

2.2 巷道支護(hù)方式。進(jìn)行開(kāi)切眼巷道的支護(hù)施工時(shí)，往往通過(guò)樹(shù)脂端錨錨固錨桿組合支護(hù)，同時(shí)采用錨索補(bǔ)強(qiáng)及單體液壓支柱對(duì)支護(hù)進(jìn)行加固。頂板、巷幫支護(hù)、補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)的施工，主要采取如下措施進(jìn)行：

2.2.1 頂板支護(hù)。此方法往往常用于永久性支護(hù)的施工中。使用的是Φ16mm×1600mm的鋼筋錨桿及Φ22mm×2400mm的螺紋端錨錨桿。還采用600mm的間排距，同時(shí)設(shè)置為矩形；15.24mm×6400mm的錨索，配以長(zhǎng)為4m的鋼帶托梁和樹(shù)脂錨固劑，使排內(nèi)鋼帶托梁和每?jī)筛^索構(gòu)成一個(gè)支護(hù)整體。其橫向布設(shè)鋼帶，且將支護(hù)對(duì)稱(chēng)設(shè)置于巷道中心線(xiàn)兩側(cè)。且錨索之間及鋼帶托梁之間均留出2.4m的距離。頂錨桿為每排8根，間隔使用鋼筋錨桿及螺紋錨桿。錨索滯后工作面之間保持小于2.4m的間距。

2.2.2 巷幫支護(hù)。開(kāi)切眼的正幫則通過(guò)貼幫戴帽點(diǎn)柱的方式進(jìn)行支護(hù)；采用DZ-35型單體液壓支柱，木托板的柱帽，1.0m的戴帽點(diǎn)柱間距，同時(shí)采用大板背幫。通過(guò)錨桿一網(wǎng)一木托板的方式對(duì)反幫進(jìn)行支護(hù)，使用Φ16mm×1600mm的幫錨桿、800mm的排距及900mm的間距，并將其設(shè)置為矩形。

2.2.3 補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。加固支護(hù)時(shí)一般使用π型鋼棚，其為3.6m的梁長(zhǎng)。DZ-35型單體液壓支柱作為棚腿，保持1.6m的棚距。垂直于巷道中心線(xiàn)，并在其兩端對(duì)稱(chēng)設(shè)置π型鋼棚，巷道中心線(xiàn)和鋼棚下單體支柱保持1.5m的間距。π型鋼棚的架設(shè)工作往往保持10m以下的滯后工作面。

支護(hù)的總體效果。按照以上步驟及圍巖狀況使用錨桿支護(hù)，然后是補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，頂板不會(huì)出現(xiàn)太大的變形，且開(kāi)采的是單一煤層，也為出現(xiàn)明顯的切眼內(nèi)礦山壓力，圍巖沒(méi)有較大變形，且一直保持著3mm以下的頂板變形量。采用頂板支護(hù)后，其狀態(tài)已基本穩(wěn)定，又因?yàn)殄^網(wǎng)對(duì)兩幫進(jìn)行支護(hù)，同時(shí)配以大板背幫及支柱，片幫現(xiàn)象不會(huì)出現(xiàn)，該支護(hù)措施在頂板控制上比傳統(tǒng)的支護(hù)措施具備較好的優(yōu)越性。通過(guò)多處的支護(hù)證明，其施工效果較好，一次性取得了成功。

3 錨桿支護(hù)的優(yōu)越性體現(xiàn)

3.1 技術(shù)性。①采用錨桿支護(hù)的綜采開(kāi)切眼，準(zhǔn)備工作及設(shè)備安裝工藝變得簡(jiǎn)單了，同時(shí)使安裝時(shí)間減少了，采區(qū)接續(xù)緊張的狀況得以緩解，有助于生產(chǎn)。②若條件相同，錨桿支護(hù)斷面往往小于木棚支護(hù)所需斷面，也減小了綜采開(kāi)切眼的運(yùn)輸及安裝、通風(fēng)和掘進(jìn)斷面的設(shè)計(jì)參數(shù)，使其更為科學(xué)合理。減小了開(kāi)切眼的高度及跨度，投入的資金及工作量也相應(yīng)減少，大大提高了安全系數(shù)。

3.2 安全性。①因?yàn)樵黾恿司C采切眼可利用的空間，安裝綜采支架的工作受架棚式支護(hù)的制約作用也隨之減小，同時(shí)也大大提高了安裝作業(yè)的安全系數(shù)。②在工藝流程上，錨桿的安裝比木棚的架設(shè)的靈活性強(qiáng)，從而使笨重大抬棚的架設(shè)工作更加安全。③錨桿支護(hù)下的整個(gè)空間的安全系數(shù)大于被動(dòng)支護(hù)下的空間。錨桿支護(hù)能夠充分利用頂板的自承能力，及時(shí)控制圍巖狀況及頂板離層，避免出現(xiàn)冒頂現(xiàn)象。④因?yàn)樵陂_(kāi)切眼內(nèi)安裝支架設(shè)備時(shí)省去了“回柱、替柱”及回“大梁、柱腿”開(kāi)大幫等步驟，故降低了安全事故的發(fā)生，在很大程度上提高了安裝進(jìn)度。

3.3 經(jīng)濟(jì)性。按照朔里礦某綜采工作面（長(zhǎng)度為75m）一個(gè)開(kāi)切眼計(jì)算。對(duì)投入的材料進(jìn)行分析，錨桿支護(hù)與架棚支護(hù)相比能夠節(jié)省850元/m的材料費(fèi)，從而減少了63750元的總的材料費(fèi)。對(duì)工作費(fèi)進(jìn)行分析，錨桿支護(hù)也相較于架棚支護(hù)，在單位長(zhǎng)度上減少了350元/m的投入，總共節(jié)省工作費(fèi)為26250元。兩項(xiàng)累計(jì)節(jié)省9萬(wàn)多元。對(duì)掘進(jìn)進(jìn)度進(jìn)行分析，錨桿支護(hù)的進(jìn)度相較于架棚支護(hù)來(lái)說(shuō)節(jié)省了6-10天的工期。對(duì)安裝進(jìn)度進(jìn)行分析，如果按照75m來(lái)計(jì)算開(kāi)切眼，就應(yīng)該安裝的支架為50架，若使用錨桿支護(hù)，則要經(jīng)過(guò)10天的安裝；若采用架棚支護(hù)，由于要刷大幫，還要在大斷面上重新架棚支護(hù)，因此要經(jīng)過(guò)25天的安裝，還要10天的時(shí)間上架子。二者相比，由于改變了開(kāi)切眼支護(hù)的形式，因此使安裝綜采支架的工期縮短了25天。某綜采面，相較于架棚支護(hù)，綜采開(kāi)切眼錨桿支護(hù)節(jié)約的經(jīng)濟(jì)收益（節(jié)省支護(hù)材料及工資費(fèi)用）達(dá)20萬(wàn)元，工期提前，并且提前出煤，顯然創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^(guān)。

根據(jù)以上分析可知，技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、施工進(jìn)度加快、采面準(zhǔn)備時(shí)間縮短、設(shè)備安裝便捷、勞動(dòng)強(qiáng)度減輕，且巷道施工安全可靠、成本降低、經(jīng)濟(jì)效益好等，明顯體現(xiàn)出綜采開(kāi)切眼大斷面采用錨桿支護(hù)替代木抬棚支護(hù)的優(yōu)越性。

4 結(jié)束語(yǔ)

從朔里礦多處巖巷和煤巷的小斷面錨桿支護(hù)實(shí)例看，都是成功的施工經(jīng)驗(yàn)，并取得了顯著的效果。但是，在綜采開(kāi)切眼大斷面支護(hù)形式上，還沒(méi)有使用錨網(wǎng)支護(hù)的先例。因此，還需要進(jìn)一步的研究和探討。要根據(jù)各自煤層特征和頂?shù)装鍘r性特征，在綜采開(kāi)切眼大斷面錨網(wǎng)支護(hù)中選擇合理的支護(hù)參數(shù)，使其支護(hù)能在快速施工、安裝、保障安全等方面取得更大的成效。這項(xiàng)支護(hù)技術(shù)工藝有待于進(jìn)一步的去研究、實(shí)踐，其支護(hù)技術(shù)與形式也有著大面積可推廣應(yīng)用的前景。