超前支護在T1493溜子道掘進中的運用

（開灤集團唐山礦業分公司，河北 唐山 063000）

超前支護在T1493溜子道掘進中的運用

蔣忠誠

（開灤集團唐山礦業分公司，河北 唐山 063000）

錨桿超前臨時支護在煤巷的掘進過程中具有極為重要的作用，尤其在煤層埋藏較深，頂板壓力大，煤體破碎的煤巷掘進中。T1493溜子道沿9煤層底板掘進，在溜子道掘進過程中存在大量的冒頂和迎頭片幫現象，合理運用超前支護解決T1493溜子道掘進中的遇到的問題，保證工程安全按期完成具有重要意義。

T1493溜子道；冒頂；片幫；錨桿超前支護

一、T1493溜子道概況

1 T1493溜子道概況

T1493溜子道為回采T1493工作面時的出煤、進風、行人等系統的巷道，現階段溜子道按25°上山掘進，在掘進過程中由于煤層受壓力大，煤體破碎，掘進中經常有冒頂和迎頭片幫的現象發生，嚴重影響溜子道的掘進速度且對安全生產構成嚴重威脅。T1493溜子道現階段采用29U金屬拱形支架支護，掘進中若上頂破碎或易抽冒時用撞楔料采用超前打撞楔方法控制好上頂。

二、支護選擇

1 支護選擇：

T1493溜子道在掘進到1000多米時，上山坡度角達到25°，出現大量的冒頂現象，迎頭煤壁片幫非常嚴重，為了很好的控制片幫和冒頂現象，采用合理有效的支護方法至關重要。

三、超前錨桿的運用

1 超前錨桿的加固作用機理

軟弱破碎煤巖體的變形和強度主要受節理的影響和控制，錨桿對節理煤巖體的加固作用主要表現在提高節理變形能力和抗剪強度兩個方面。定義加固效果指標λ=1-τ/τS，τ為軟軟弱破碎煤巖體中節理本身的抗剪強度，τS為錨桿加固后節理的抗剪強度，η為錨桿橫截面與含單根錨桿節理面的面積比。錨桿對軟弱破碎煤巖體的加固效果與錨桿的安裝角度（錨桿傾角）θ和η有關。錨桿作用于節理加固時存在錨桿最佳安裝角問題，最大安裝使錨桿的加固作用得到最大限度的發揮，煤層和斷層破碎帶中錨桿的最佳安裝角為18°～22°之間。參數η對錨桿加固效果影響非常明顯，節理的加固效果指標λ隨著參數η的增大而增大，這意味著增加錨桿密度能大大提高節理抗剪強度，在煤層和斷層破碎帶中超前錨桿間距一般為200mm～400mm。

超前錨桿在軟弱破碎煤巖體中布置，桿體長度應根據棚距和每循環的進度而定，可用下式估算，二掘區現有錨桿材料為Φ20mm×2200mm右旋等強錨桿，要通過計算結果驗證二掘區現有錨桿是否可以用于超前支護。

式中：L—超前錨桿長度，m

L1—循環進度，m，一般每循環按兩棚計算，即L1=2a，a

棚距，取0.6 m，

L2—桿外露長度，m，一般為0.1～0.2m

L3—桿體留在循環進度外煤體中的長度，m，一般≥0.4米。

代入數據 L = 1.2+0.2+0.4=1.8 m ，我區錨桿長度為2.2米，滿足要求，可以用來超前支護。

2 工藝流程

打超前錨桿眼→掃眼→裝藥→安裝超前錨桿→掘進機掘進→架棚→進行下一循環。

3 施工方法

（1）超前錨桿沿棚梁外邊布置，間距為200mm～400mm，9號煤層較松軟破碎，間距取200mm。

（2）用錨桿機打眼，要與巷道傾角保持在18°～22°之間，同一斷面的錨桿要盡量平行，使其受力均勻，避免因受力不均造成錨桿損失失去應起的作用，錨桿桿體在煤體里的深度要夠。

（3）去除眼里面的煤屑，安裝錨桿，錨固。

四、迎頭煤壁錨固

T1493溜子道上山坡度角達到25°，9煤層受壓比較大且煤體破碎，造成迎頭煤壁大量片幫，影響溜子道的掘進工作。我區現有幫錨桿型號為Φ20mm×2200mm右旋等強錨桿，為了確保支護達到預定效果，先對迎頭煤壁支護所需錨桿進行計算，驗證我區現有錨桿是否符合要求。

1 幫錨桿長度按下式確定：

式中： —兩幫煤體非有效承載區寬度；

f—頂板（煤）普氏系數，f=1.6；

B—巷道有效跨度，B=4.5m

Z—幫錨桿伸出非有效承載區之外的額定錨固深度，一般按煤體硬度情況取Z=0.35-0.7m，這里取Z=0.5m。

通過計算，

L幫=1.255+0.5+0.1=1.855m

二掘區有錨桿長度為2.2米＞1.855米，可以使用。

2 錨桿間排距

錨桿間排距的幾何平均數D:

式中：K錨—錨固方式系數，取K錨=1.1；K護—護頂方式系數，取K護=1.1；Ι—圍巖完整性系數，選取值Ι=0.35；F—圍巖普氏系數。

通過計算D=0.69m，取間距D間=0.65m，算出幫每排錨桿根數n：

n幫=3.1/0.65=5根

確定D間＝0.6m，按下式計算幫錨桿排距：

D排＝D2/D間=0.692/0.6=0.79m

取D排＝0.75m，按D≤1/2L校驗幫錨桿排距：

幫錨桿：D間＜D排

＝0.75m＜1/2×2.2=1.1m，符合要求。

3 迎頭錨固

通過上面的驗算，我去幫錨桿完全可以應用到迎頭煤壁的錨固，通過對迎頭煤壁的錨固，迎頭作業環境得到根本的改變，掘進速度加快，取得理想的效果。

五、取得的效果

T1493溜子道在沒進行超前支護時，存在大量的安全隱患，嚴重制約了溜子道的掘進速度。通過錨桿超前支護方法，解決了冒頂和煤壁片幫的問題，為安全生產提供了保障，工作面掘進速度和質量得到根本的改變。這次超前支護方法的運用取得了巨大的效果。

[1]開灤礦區回采巷到錨桿支護設計與圍巖穩定性預測專家系統研究報告[R]．開灤礦務局．

TD82 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

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