三軟煤層“四高一讓”支護技術

【摘 要】本文針對深井三軟煤層，研究應用了“四高一讓”組合支護體系，有效控制了深井三軟煤層巷道變形。

【關鍵詞】深井；三軟煤層；沿空送巷；四高一讓

1 頂底板及煤層巖性及物理力學性質

單縣煤田主采（3上）煤層埋藏深（-600～-1200m之間）。礦井開采時地壓大、支護相對困難，工作面兩巷道支護采用普通錨網支護，頂板下沉、兩幫移近量較大。

煤層直接頂板為細砂巖、粉砂巖和泥巖，3（3上）煤層底板為泥巖、粉砂巖或砂質泥巖。泥巖則屬于不穩定頂板。煤層軟，節理裂隙發育（普式硬度系數只有0.15），對3102軌道順槽3煤層頂底板煤、巖試樣的力學性質測定表明，煤層單向抗壓強度平均值為1.56Mpa，頂板巖石單向抗壓強度為32.47Mpa，底板巖石單向抗拉強度為18.09Mpa，3煤層屬于典型的“三軟”煤層。

3102工作面順槽煤層傾角平均20°、留設4.5m小煤柱沿空送巷掘進，軌道巷的下幫側為3103工作面采空區，煤柱屈服嚴重，比較破碎，側向壓力將會更大，支護相對更大。

2 巷道支護參數的確定

2.1 3102軌道順槽永久支護

①頂板采用高強預應力左旋無縱筋錨桿、W鋼帶和錨索聯合支護，每排布置7根錨桿，錨桿株排距750mm×800mm，靠近兩幫的錨桿與巷道頂板成75°夾角；錨索打設在W鋼帶空檔內沿巷道中心線向兩邊對稱布置，錨索為“1-2-1”布置，間排距2400mm×800mm。

②上幫采用等強螺紋鋼錨桿、W鋼帶、錨索聯合支護，每排布置5根錨桿，株排距為800mm×600mm，上幫第一根錨桿距頂板不大于300mm，并上仰15°，底腳錨桿使用高強錨桿，距底板距離超過400mm時及時補打一根底腳錨桿，底角錨桿下扎15°。頂角、底腳錨桿使用2塊錨固劑錨固，其他錨桿使用3塊錨固劑錨固。當施工至距3101工作面停采線30m處時，向前繼續施工幫部頂角底角錨桿使用高強錨桿，并打設錨索加強支護，每排施工1根，錨索排距1200mm，打設在W鋼帶空檔內，“三花”布置，分別打設在頂板向下1m并上仰30°、距底板1m水平打設

③下幫采用等強螺紋鋼錨桿、W鋼帶、錨索聯合支護，每排布置3根錨桿，株排距800mm×600mm，下幫第一根錨桿距頂板不大于300mm，并上仰15°，底腳錨桿距底板距離超過400mm時，及時補打一根底角錨桿，底角錨桿下扎30°。頂角、底腳錨桿使用2塊錨固劑錨固，其他錨桿使用3塊錨固劑錨固。當施工至距3101工作面停采線30m處時，向前繼續施工幫部頂角底角錨桿使用高強錨桿，并打設錨索加強支護，錨索排距2400mm，打設在W鋼帶空檔并上扎15°，距離巷道頂板1000mm。

2.2 圍巖穩定性較差、壓力及頂板淋水較大時，錨桿排距縮小至600mm，錨索“2-3-2”打設，排距縮小至600mm，循環進尺縮小至600mm，切割后立即支護

2.3 錨桿長度及株排距確定

按懸吊理論計算錨桿參數可知，施工時頂板選用直徑20mm、長度2400mm的高強預應力左旋無縱筋錨桿，兩幫選用直徑20mm、長度2400mm的等強螺紋鋼錨桿，能夠滿足設計要求。

2.4 支護材料

①錨桿、錨索及錨固劑

頂板采用Q500號錨桿鋼制作高強預應力左旋無縱筋錨桿，直徑為20mm、長度為2400mm；兩幫采用等強螺紋鋼錨桿，直徑為20mm、長度為2400mm，外露長度為10～40mm；每根錨桿使用2塊型號為MSK2550樹脂錨固劑固定，錨固劑直徑為25mm，長度為500mm，錨固長度不小于1000mm；高強錨桿錨固力不小120KN，預緊力矩不少于300N.m；等強錨桿錨固力不小于80KN，錨桿預緊力矩不少于200N.m。

錨索用直徑為Φ17.8mm鋼絞線制作，長度為L=6200mm，配型號為12-15的讓壓管，每根錨索采用1塊型號為MSK2550樹脂錨固劑和3塊MSZ2550樹脂錨固劑固定，錨固長度不小于2000mm，每根錨索預緊力不小于120KN，錨固力不小于150KN，錨索外露長度為150～250mm。

②金屬網

頂部金屬網采用Φ6mm的冷拔鋼筋焊制，網格為長×寬=100mm ×100mm；幫部軟煤易破碎，金屬網眼大，剛度低、過于松弛，護幫困難，采用Φ3.5mm的冷拔鋼筋焊制，網格為長×寬=60mm×60mm。

③W鋼帶、托盤

W鋼帶成型寬度200mm，板材厚度4mm，頂板W鋼帶長度4700mm（7眼鋼帶，眼距750mm）；上幫使用2片長度為1800mm的W鋼帶順向搭接，下幫使用1片長度為1800mm的W鋼帶（3眼鋼帶，眼距800mm）。

錨桿托盤為正方形，用10mm的鋼板壓制成弧形，配球形墊，長×寬=140mm×140mm，配12-15TB型讓壓裝置。錨索托盤用長×寬×厚=300mm×300mm×20mm 的高強球型鋼板制作（配球型墊），在中間穿一個直徑18mm的圓孔；鎖具為QVM15-1單孔鎖具，配球型墊圈及讓壓環加強管、導向箍。

3 施工工藝及支護要求

（1）交接班→安全檢查→切割→安全檢查→頂部聯網上鋼帶→臨時支護→打頂（幫）部錨桿眼及錨索眼→安裝頂（幫）部錨桿及錨索。

（2）錨桿的安裝工作不得中斷，一錨到底，若錨桿在眼中受阻，則此眼報廢，重新打眼錨固，安裝托盤應在樹脂藥卷完全固化后，方可套上托盤，擰緊螺母，給錨桿體施加一定的預緊力。錨桿必須用機械扳手或力矩扳手擰緊，達到規定的扭矩力，確保錨桿的托盤緊貼巷壁。達到規定的安裝扭矩。安裝的托盤要與圍巖、煤幫接觸嚴密，托盤、螺母要上緊上牢，錨桿外露長度不大于40mm。

（3）錨固劑固化前，不要使桿體移位或晃動，尤其是在安裝頂眼時更應該注意，錨桿安注后2分鐘內不得給錨桿預緊力，更不能擰緊。

（4）在安裝過程中要嚴格按安裝步驟操作，避免出現“長尾錨桿”或打不開阻尼現象，否則會大大影響錨桿支護效果甚至失效。

（5）錨桿安裝質量檢查標準

螺母的樹脂阻尼必須全部脫落，否則錨桿無法達到安裝載荷：塑料墊圈必須溶化掉；錨桿外露長度10～40mm；用扭矩扳手檢驗，高強錨桿扭矩不能低于300N.m，等強錨桿扭矩不低于200N.m。

（6）錨索安裝時，將預先安裝在鉆機上錨索攪拌器與錨索尾部連接，快速攪拌錨固劑，攪拌錨固劑的同時鉆機推力要最大。錨固劑攪拌時間為20～25秒，攪拌錨固劑停止時要確保錨索托盤靠近巖面。錨固劑攪拌完畢后10～15分鐘（現場試驗確定）后，安裝托盤、球墊圈和索具，并用錨索漲拉器拉緊錨索，錨索安裝應力（預應力）10～12t。錨索錨固力大于鋼絞線破斷力。

4 結論

深井“三軟”煤層窄煤柱采用高預緊力及讓壓技術為核心的“四高一讓”技術體系，采用高強讓壓錨桿及高剛度護表構件并達到髙預緊力和高錨固力是整個支護系統的關鍵，能保證巷道圍巖變形控制在工程允許范圍內，確保安全生產。

[責任編輯：周娜]