超前支護(hù)在T1493溜子道掘進(jìn)中的運(yùn)用

（開灤集團(tuán)唐山礦業(yè)分公司，河北 唐山 063000）

超前支護(hù)在T1493溜子道掘進(jìn)中的運(yùn)用

蔣忠誠

（開灤集團(tuán)唐山礦業(yè)分公司，河北 唐山 063000）

錨桿超前臨時(shí)支護(hù)在煤巷的掘進(jìn)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(jìn)中。T1493溜子道沿9煤層底板掘進(jìn)，在溜子道掘進(jìn)過程中存在大量的冒頂和迎頭片幫現(xiàn)象，合理運(yùn)用超前支護(hù)解決T1493溜子道掘進(jìn)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(hù)

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(shí)的出煤、進(jìn)風(fēng)、行人等系統(tǒng)的巷道，現(xiàn)階段溜子道按25°上山掘進(jìn)，在掘進(jìn)過程中由于煤層受壓力大，煤體破碎，掘進(jìn)中經(jīng)常有冒頂和迎頭片幫的現(xiàn)象發(fā)生，嚴(yán)重影響溜子道的掘進(jìn)速度且對安全生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。T1493溜子道現(xiàn)階段采用29U金屬拱形支架支護(hù)，掘進(jìn)中若上頂破碎或易抽冒時(shí)用撞楔料采用超前打撞楔方法控制好上頂。

二、支護(hù)選擇

1 支護(hù)選擇：

T1493溜子道在掘進(jìn)到1000多米時(shí)，上山坡度角達(dá)到25°，出現(xiàn)大量的冒頂現(xiàn)象，迎頭煤壁片幫非常嚴(yán)重，為了很好的控制片幫和冒頂現(xiàn)象，采用合理有效的支護(hù)方法至關(guān)重要。

三、超前錨桿的運(yùn)用

1 超前錨桿的加固作用機(jī)理

軟弱破碎煤巖體的變形和強(qiáng)度主要受節(jié)理的影響和控制，錨桿對節(jié)理煤巖體的加固作用主要表現(xiàn)在提高節(jié)理變形能力和抗剪強(qiáng)度兩個(gè)方面。定義加固效果指標(biāo)λ=1-τ/τS，τ為軟軟弱破碎煤巖體中節(jié)理本身的抗剪強(qiáng)度，τS為錨桿加固后節(jié)理的抗剪強(qiáng)度，η為錨桿橫截面與含單根錨桿節(jié)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(guān)。錨桿作用于節(jié)理加固時(shí)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(fā)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(shù)η對錨桿加固效果影響非常明顯，節(jié)理的加固效果指標(biāo)λ隨著參數(shù)η的增大而增大，這意味著增加錨桿密度能大大提高節(jié)理抗剪強(qiáng)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(yīng)根據(jù)棚距和每循環(huán)的進(jìn)度而定，可用下式估算，二掘區(qū)現(xiàn)有錨桿材料為Φ20mm×2200mm右旋等強(qiáng)錨桿，要通過計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證二掘區(qū)現(xiàn)有錨桿是否可以用于超前支護(hù)。

式中：L—超前錨桿長度，m

L1—循環(huán)進(jìn)度，m，一般每循環(huán)按兩棚計(jì)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(huán)進(jìn)度外煤體中的長度，m，一般≥0.4米。

代入數(shù)據(jù) L = 1.2+0.2+0.4=1.8 m ，我區(qū)錨桿長度為2.2米，滿足要求，可以用來超前支護(hù)。

2 工藝流程

打超前錨桿眼→掃眼→裝藥→安裝超前錨桿→掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)→架棚→進(jìn)行下一循環(huán)。

3 施工方法

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

（2）用錨桿機(jī)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(yīng)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(dá)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(jìn)工作。我區(qū)現(xiàn)有幫錨桿型號(hào)為Φ20mm×2200mm右旋等強(qiáng)錨桿，為了確保支護(hù)達(dá)到預(yù)定效果，先對迎頭煤壁支護(hù)所需錨桿進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)證我區(qū)現(xiàn)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(qū)寬度；

f—頂板（煤）普氏系數(shù)，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(qū)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(jì)算，

L幫=1.255+0.5+0.1=1.855m

二掘區(qū)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(shù)D:

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

通過計(jì)算D=0.69m，取間距D間=0.65m，算出幫每排錨桿根數(shù)n：

n幫=3.1/0.65=5根

確定D間＝0.6m，按下式計(jì)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(yàn)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(yàn)算，我去幫錨桿完全可以應(yīng)用到迎頭煤壁的錨固，通過對迎頭煤壁的錨固，迎頭作業(yè)環(huán)境得到根本的改變，掘進(jìn)速度加快，取得理想的效果。

五、取得的效果

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

[1]開灤礦區(qū)回采巷到錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)與圍巖穩(wěn)定性預(yù)測專家系統(tǒng)研究報(bào)告[R]．開灤礦務(wù)局．

TD82 < class="emphasis_bold"> 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

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