復雜條件下綜采切眼支護研究

杜勇

摘要：文章介紹了近年來亳州煤業股份公司在復雜地質條件下綜采工作面切眼施工過斷層、煤頂進行的支護研究，取得了很好的效果，為以后的切眼支護提供借鑒。

關鍵詞：注高分子材料 錨桿間排距 護頂錨桿 封山

煤炭是我國最主要的能源之一，在我國的能源消費結構中占74%左右。隨著社會的發展，對能源的需求量也在逐步增加。為滿足發展對煤炭的需要，開采深度不斷增加，采場的地質條件也向復雜型靠近。

1 概況

亳州煤業股份公司隸屬于淮北礦業集團，坐落在渦陽縣境內，是一座設計年產150萬噸的機械化礦井。礦井斷層多，大斷層均有多條滋生小斷層伴隨。76采區主采7煤層，煤體多數為軟煤層，強度不高，頂板以泥巖為主、粉砂巖次之，局部為砂巖或輝綠巖。底板以粉砂巖為主，局部為泥巖。首采工作面為766工作面，在機、風巷施工中揭露煤層厚度平均在4.5m，回采選用綜采大型支架。切眼施工要求大斷面，采用導硐法施工。在施工中遇到落差在5m以內斷層4條，為確保施工眼導硐及刷大施工中能夠安全施工，針對復雜地質條件下，切實做到切眼大斷面施工的安全，對過遇斷層、煤頂進行支護技術研究。

2 技術方案

2.1 以往支護方式

切眼施工整體采用錨帶網索+單體棚復合支護，切眼為矩形斷面：8000mm×3200mm，頂部采用高強錨桿+M鋼帶+菱形金屬網支護，并采用小孔徑預應力錨索補強，老塘側采用高強錨桿配合菱形金屬網支護，煤壁側采用玻璃鋼錨桿配合菱形金屬網支護，高強錨桿為左旋無縱筋高強錨桿，規格為：M22×2400mm，玻璃鋼錨桿規格為：M20×2000mm，每根錨桿2卷Z2550型樹脂錨固劑，每根錨索采用1卷K2550型樹脂錨固劑和2卷Z2550型樹脂錨固劑，M鋼帶規格為：4400×180mm、3600×180mm、2800

×180mm，菱形金屬網規格為：5000×900mm、3000×900mm，單體棚為3.15m單體+4m“Π”型鋼梁“一梁三柱”套棚。

2.2 現采用支護方式

在過煤頂斷層地段，為防止漏（冒）頂事故發生，整體支護形式不變，通過完善支護技術方案，來達到增加煤體強度和支護強度，主要技術有：

①縮小循環進尺，由正常施工時的1400mm縮小到700mm；

②超前注高分子材料（煤巖體加固劑），增強頂板煤體的整體性和抗壓強度；并在注漿完成2小時后打探查孔，檢驗注漿效果。用導硐施工完成時再刷大切眼，若刷大部分有斷層和煤頂，則在施工至此類地點5m時提前注漿高分子加固材料，注漿孔按照多打注漿孔、少注漿的原則，注漿孔角度與迎頭巷道坡度成45o打設，間距為1.5m，注漿孔采用6m風錘釬子打設，單孔注入最大劑量合計不得超過5組（每組A、B組份分別不得超過125Kg）。

③采用玻璃鋼錨桿配合鐵笆、雙抗網對巷道迎頭進行封山；

④超前打設護頂錨桿，對頂板進行超前加固，護頂錨桿打設與巷道斷面頂部成45o角打設，間排拒以及規格均與頂部錨桿相同，護頂錨桿若不起到作用時，則預示著注漿效果差，易造成冒頂、片幫，則必須采用風鎬挖掘一片鋼筋笆空當，打一根錨桿錨固，待全斷面錨固夠一排錨桿空間時，再錨網支護頂部；

⑤縮短錨桿間排距，由700mm×700mm調整為700mm×600mm，并全長錨固；

⑥若頂板巖性差，6.3m錨索不能錨固在硬巖上時，則采用加長錨索補強頂板支護，錨索改為8m或10錨索（根據現場煤頂厚度確定），確保末端錨固在硬巖層之中不低于2.0m，并全長錨固；

⑦縮小補強錨索排距，采用一排錨桿+一排錨索，確保頂板支護可靠；

⑧縮小單體棚棚距，由原來1400mm縮小至700mm，單體棚（一梁兩柱）緊跟迎頭，Π型梁與頂板之間用半圓木打木垛結實、調平；待綜掘機過去后及時補打中間一根單體支柱，形成一梁三柱；確保木垛與單體棚形成一個整體，保證支撐頂板壓力；

⑨導硐與刷大部分接茬處金屬網搭接長度不小于200mm，落差超過300mm的斜面處要打錨桿加固（700mm×700mm），頂板支護后，接木垛襯平，接木垛高度超過1.0m的要用錨索托梁將套棚鋼梁固定；

⑩不僅重視頂板的支護，同時也重視幫部的支護。為防止煤壁發生片幫，造成頂板跨度大，承載能力減弱發生冒頂，老塘側采用樹脂鐵錨桿配合菱形網支護，煤壁側采取用玻璃鋼錨桿配合菱形網支護（便于下次截割煤體），增加煤壁幫部的支護強度，達到增加穩定頂板的效果。

2.3 支護質量要求及監測監控

施工期間，要強化錨桿施工質量，嚴格控制錨桿角度，發現不合格錨桿及時補打。錨桿安裝要牢固樹立“初錨力第一”的觀念，確保錨桿初錨扭矩符合要求。必須使用錨桿鉆機安裝錨桿，使樹脂錨固劑充分攪拌混合。并使用快速安裝工藝，即攪拌樹脂錨固劑、上托盤、擰緊螺母一次完成。嚴禁用錘擊或風錘攪拌的方法安裝錨桿。

為檢查支護質量，及時設置相應的測站，對圍巖位移、頂板離層狀況、錨桿載荷等進行觀測，同時要認真執行錨桿抽檢制度。正常情況下要求每隔50m在巷道頂板中央安設頂板離層指示儀一個，頂板不穩定、地質條件惡化時可適當加密到30～40m一處，遇地質構造及頂板異常段增設頂板離層指示儀，并重點檢測頂板變化情況，檢測錨桿受力的液壓枕也要正常安設。要嚴格按照有關規定，認真落實小班自檢、大班日檢和礦井抽檢制度。

施工期間安排專人檢測單體支柱的初撐力，確保初撐力不小于70KN，發現卸載的支柱及時補液，失效支柱及時更換，且正常使用防倒繩，生產技術部要定期進行檢查，確保巷道支護可靠、有效。

3 推廣與應用情況

766綜采工作面切眼導硐技術刷大施工過程中使用，在766切眼四次過斷層及媒頂特殊地段施工中沒有出現冒（漏）頂險情發生，施工順利，并通過驗收，投入使用。

該技術在施工過程中，沒有發生漏（冒）頂事故，施工安全順利，從而提高了綜采工作面切眼施工的可靠性和成功性，也提高了巷道施工的有效性，杜絕了因切眼頂板漏、冒而重新施工的可能，不僅為工作面盡快投產贏得了寶貴的時間，而且取得了良好的經濟效益。

在該公司地質條件極其復雜的情況下，該項技術可有效地指導大斷面過煤頂、斷層施工，為公司今后切眼施工積累了經驗，提供了一項技術保障；同時也可應用于類似該公司地質條件的其他礦井，為其安全生產提供借鑒作用。

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