大跨度切眼巷道聯合支護技術研究及應用

文/李亞東

大跨度切眼巷道聯合支護技術研究及應用

文/李亞東

近年來，隨著煤巷錨桿支護技術的日趨成熟，錨桿支護得到了普遍的推廣應用，但是依然無法很好解決大跨度、大斷面巷道的支護問題。山西陽泉蔭營煤礦在15#厚煤層開切眼時遭遇構造區，擴切眼前用巴斯夫煤巖體加固劑對煤體注漿加固，切眼掘進寬度9.3m。采用錨桿+錨索+W鋼帶+金屬網聯合支護，并在擴幫側首次使用全螺紋玻璃鋼錨桿。施工表明，煤體完整，支護效果良好，為蔭營煤礦在復雜地質條件下施工大跨度、全煤巷積累了寶貴的經驗。

一、工程概況

150308切眼位于1503盤區，煤層厚度6.77m，其偽頂為0.8m炭質泥巖和薄煤，直接頂為4.05m黑色頁巖，老頂為15.84m的石灰巖與頁巖互層。據地質預報和實際揭露顯示，受一撓曲構造影響，煤巖層破碎、裂隙發育，極易發生冒頂。

15#煤為陽泉蔭營煤礦主采煤層，采用綜放工藝開采，以往切眼一直采用木棚支護，單體柱+π型梁加固。150308切眼沿15#煤下層布置，長180m，原設計為梯形巷道，掘進上寬6.3m，掘進高度2.67m，木棚+金屬網+單體柱支護，棚距800mm，采用先掘后擴巷的施工方法。前期已按梯形斷面，掘進上寬3.7m，木棚支護的方式將巷道掘出，施工中分別出現長10m，高1～2.5m和長6m，高1～-2.5m的兩處冒頂區，其余多處出現棚梁彎曲現象。

后期因工作面設備外形尺寸加大，原設計巷道寬度已不能滿足安裝要求，需采用矩形斷面擴巷5m，掘進高2.67m，

巷道掘進總下寬度達到9.3m，掘進總上寬8.7m。考慮到地質條件和巷道跨度等因素，需重新設計，決定采用錨桿+錨索+W鋼帶+金屬網聯合支護技術，綜掘擴巷。

二、錨桿+錨索+W鋼帶+金屬網聯合支護的設計與施工

1.巷道支護設計

頂板：選用直徑22mm、長2.4m、牌號BHRB335左螺旋無縱筋等強錨桿，設計承載力不小于70KN，預緊力矩不小于150NM。每孔用一支K2340和一支Z2360錨固劑。

托板規格：120mm*120mm*10mm的碟形托板，每根錨桿螺母與托板之間安裝一個1010尼龍墊圈，用Φ30鉆頭打孔。

擴巷一幫：選用直徑22mm、長2.4m的全螺紋玻璃鋼錨桿，設計承載力不小于80KN，預緊力矩40～60NM。每孔用一支K2340和一支Z2360錨固劑，用Φ30鉆頭打孔。

W鋼帶：厚度4mm，寬度220mm，長4.7m。金屬網：菱形。

錨索規格：1860級，1×19結構，直徑22mm，初步確定長度為9.6m，實際施工時，根據鉆探結果確定。設計承載力不小于500KN，預緊力260～290KN。每孔用一支K2340和一支Z2380錨固劑，用Φ30鉆頭打孔。

錨索附件：規格300mm*300mm*16mm鋼托板，索具：KM22，托梁：采用12#廢舊礦工鋼制作，梁長2.6m，平面朝上。

2．原切眼的加固

采用巴斯夫煤巖體加固劑對兩冒頂區對應的擴幫段煤體頂幫進行注槳加固，注漿深度6m，加固范圍為原冒頂區沿切眼方向前后各10m。隨后在原切眼每兩架棚中間加打2根錨索，間距1.6m，排距0.8m。最后，擴巷前在原切眼木棚下靠擴幫側垂直于原木棚打π型梁+單體柱進行加固。

3.擴巷部分支護設計

頂板：每排布置6根錨桿，均勻布置，共用一根W鋼帶。擴幫側：每排布置3根玻璃鋼錨桿，均勻布置。錨桿排距0.8m，在每兩排錨桿中間布置2根錨索，共用一根礦工鋼托梁。

4.錨索施工技術要點

鉆孔孔深必須滿足設計要求，誤差50mm，不得過深或過淺。鉆孔完畢后，必須用水反復沖洗干凈。

安裝前，鋼絞線錨固端必須清理干凈，不得有油、水、泥、煤、鐵銹等雜物。按邊頂邊推的方法進行攪拌，嚴禁提前捅破錨固劑或二次攪拌。錨固劑攪拌結束，達到其說明書規定的等待時間后，才能開始上托梁、托板、索具、漲拉千斤，進行漲拉。

上托梁前，要盡量事先把頂板處理平整，錨索與頂板不垂直時應使用球形索具。漲拉前，要詳細檢查高壓油管有無破損

漲拉過程中，需至少兩名人員配合進行。一人操作漲拉泵并觀察壓力表的讀數，要求邊打壓邊報數，壓力表的讀數必須控制在作業規程規定的范圍之內，不得過大或過小。另一人，站在安全地點觀察漲拉千斤的運行情況，出現超過漲拉千斤行程或異常情況時，立即停止漲拉。

漲拉后，索具外留鋼絞線250mm，多余部分現場施工人員不得隨意切割，必須提出書面申請并說明理由，經生產技術科同意并派人監督方可進行。

三、工程質量保證與檢驗

1.工程質量保證

施工前組織培訓，從而使全體管理和施工人員熟悉錨桿錨索施工各項工序的技術要求及安全注意事項。每班開工前，結合上班情況進行風險評估；施工過程中，要結合手指口述對各道工序進行安全確認，關鍵工序必須經當班隊長確認；每班必須認真做好施工原始記錄。每根錨桿錨索實行編號和掛牌管理。生產技術科負責施工技術指導和監督，每天按《安全檢查表》的項目對各道工序進行巡回檢查，收集施工相關信息，并進行分析處理。

2.工程質量檢驗

嚴格按照MT/T1104-2009《煤巷錨桿支護技術規范》要求，進行錨桿抗拔力試驗。并在實際施工中，堅持定期進行錨索抗拔力試驗，從而發現并解決了施工中存在的一系列問題。與此同時，還在新舊切眼每15m布置一個測站，頂板壓力大及原冒頂區每5m布置一個測站，每天進行錨桿錨索受力監測和頂板離層監測。

四、支護效果分析

陽泉蔭營煤礦按上述設計方案進行施工，從揭露圍巖看，煤層裂隙中注漿材料飽滿，頂板膠結完整，沒有出現冒頂現象，效果理想。監測結果表明，所有測站，離層值均為零；頂錨桿受力普遍在30～50KN之間，個別達到70KN；錨索受力普遍在260～300KN之間，個別達到400KN，可以滿足巷道使用要求，達到了預期效果。

（作者單位：山西省陽泉蔭營煤礦）

（責任編輯：周瓊）