復雜條件下交叉點的臺棚支護技術探討

摘要：高應力、大采深臺棚支護一直是制約林西礦改變生產模式、推行綜采施工的一個重要環節，經過不斷摸索探究，找到了一條適合林西復雜條件下交叉點的施工方法，為衰老礦井在復雜條件下交叉點的支護方面提供了借鑒。

關鍵詞：復雜條件；交叉點；臺棚支護技術；綜采施工；林西礦；生產模式

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）34-0136-02

1 概述

林西礦是一個百年老礦，2006～2007年實施政策性破產重組，成立唐山開灤林西礦業有限公司。礦井原設計能力230萬噸/年，核定生產能力125萬噸/年。最大采深已達到-850m（11水平），后期采場主要集中在深部高應力強側壓區域，為保證生存和發展，公司改變了生產模式，由過去炮改為綜采，而大跨度的臺棚施工正是制約林西改變生產模式，推行綜采施工的一個重要的施工因素，經過不斷摸索，找到了一條適合林西礦復雜條件下交叉點施工方法。

2 煤層的地質條件

林西礦的可采煤層為7#煤、8#煤、9#煤、11#煤和12#煤，共5層煤，各煤層地質條件復雜，煤層頂底巖性結構及單向抗壓強度不一樣，如表1所示。

從表1中可以看出各煤層頂底巖性及抗壓強度不同，應根據各煤層實際情況對臺棚支護施工進行優化。

3 優化臺棚支護設計

第一，根據臺棚周圍四鄰狀況，臺棚位置選擇布置在頂板巖性硬度系數相對較高、頂板完整、穩定性強、受力小的減壓區或低應力區。

第二，開門巷道優先布置與臺棚方向一致或正交，如果很難避開開門斜交施工問題，斜交角度盡量減小。

第三，臺棚避開冒高區域或受冒高波及區域。

第四，優化臺棚支護參數：（1）林西礦的7#煤、8#煤、9#煤、11#煤層頂板較完整，稱之第一類條件。為滿足綜采、綜掘施工工藝要求，臺棚凈斷面通常設計為：4.5m×2.6m（寬×高），切眼臺棚凈斷面為：6m×2.6m（寬×高）。臺棚優先考慮采用錨網、錨索支護，頂錨桿采用Φ22mm×2400mm左旋高強頂錨桿配合Φ18mm×3400mm（Φ18mm×2600mm）頂鋼架進行施工，間排距0.8m，7#煤、11#煤層局部區域考慮間排距0.6m，臺棚四角及巷中應力集中區域采取錨索補強支護，錨索規格為Φ17.5mm×7500mm；（2）林西礦的12#煤層頂板較破碎，稱之第二類條件。設計綜合考慮錨網索+拱形臺棚聯合支護形式，即先棚拱形棚，然后在棚檔采取錨網、錨索聯合支護。頂錨桿采用Φ22mm×2400mm左旋高強頂錨桿配合Φ18mm×3400mm（Φ18mm×2600mm）頂鋼架，間排距0.8m，臺棚四角及巷中應力集中區域采取錨索補強支護，錨索規格為Φ17.5mm×7500mm；（3）服務時間短或不可避免受采動壓力多次影響的臺棚，稱之第三類條件。設計綜合考慮重復套修臺棚托改方法；（4）深部高應力區域、服務時間長或悠久服務年限的交叉點臺棚，稱之第四類條件。首先采用14m2（或18m2）大斷面拱形棚套修施工，然后采用托改臺棚配合頂部羅克休等固化技術的

方法。

4 各類臺棚的施工實踐

第一，第一類頂板較完整，需要滿足綜采、綜掘施工工藝要求。具有代表性的是十東區域9#煤層順槽開門臺棚，凈斷面為4.5m×2.6m（寬×高）。頂錨桿采用Φ22mm×2400mm左旋高強頂錨桿配合，間排距0.8m，同時配合Φ18mm×3400mm搭接Φ12mm×1200mm頂鋼架進行施工，臺棚四角及巷中應力集中區域采取錨索補強支護，錨索規格為Φ17.5mm×7500mm；切眼上口臺棚凈斷面為6m×2.6m（寬×高）。間排距0.6m，頂錨桿采用Φ22mm×2400mm左旋高強頂錨桿配合，間排距0.8m，同時配合Φ18mm×3400mm搭接Φ12mm×1200mm頂鋼架進行施工，臺棚四角及巷中應力集中區域采取錨索補強支護，錨索規格為Φ17.5mm×7500mm，錨索排距3m，間距2m。通過錨網索支護技術實踐，觀測頂板離層值臺棚范圍最大離層均在臨界值之內，取得了良好的支護效果，如表2所示：

第二，第二類臺棚是頂板相對破碎，頂板單向抗壓強度在30MPa以下。具有代表性的是1800采區的12煤層切眼下口臺棚，在預定臺棚范圍超前3～5m采用錨網拱形棚聯合支護。施工采用10.4m2拱棚與錨網聯合支護技術，斷面規格為4.5×2.6m（寬×高），初始棚距0.8m，梁腿搭接400mm，每側使用兩套卡纜，首先支護架棚0.8m棚距的棚子，在兩架棚子空檔中間加打錨桿，直至施工至臺棚的護口棚子位置，然后改東西10.4m2臺棚。施工臺棚范圍頂錨桿布置方式：每聯打6根錨桿，錨桿間、排距0.8m，頂錨桿每根使用3個樹脂藥卷，采用2.6m鋼架搭接使用。

第三，第三類臺棚為服務時間較短的區段重復套修臺棚采用套修托改方法組織施工；沿臺棚插梁方向超前5m如意高挺新套棚子500～600mm，挺至臺棚范圍后平套施工，要求開門一側棚梁略高于另一側，確保臺棚的質量和巷道開門不出現壓頭現象。

第四，第四類臺棚為服務時間較長或永久服務年限的臺棚，采用套修托改臺棚配合羅克休固化技術的方法施工。具有代表意義是1820皮帶巷機頭臺棚的施工，1820主運輸皮帶巷總工程量770m，2001年實現了貫通并安裝了800mm的皮帶，同年投入了使用，它的投入使用結束了該礦十一水平大巷礦車運煤的歷史，為進一步皮帶化流水線運輸打下了一個堅實的基礎；隨著該礦17、18區域運輸煤量的增加，2007年用1m皮帶替換800mm皮帶，為進一步提升1820主運輸皮帶的能力，原1m皮帶已經滿足不了主運輸能力的要求，需要更換運輸強度和能力均達到要求的1m可伸縮式皮帶。施工時由臺棚以東20m起頭，由東往西套修14m2拱形棚，斷面規格為：4.8m×3.3m，棚距0.6m，跨膠帶運輸機施工中采用特制鐵過橋上架設臨時性短腿，套過臺棚范圍3m后，托改14m2拱形臺棚，插梁使用10根5m和10根3.8m 29U支撐鋼搭接使用，每兩根支撐鋼搭接成一根使用，中間搭接1.6m，搭接處采用5套卡纜卡牢均勻布置，臺棚凈寬4.8m。并要求所有插梁開口朝下，東西方向擱置，均勻擺布。第二道工序是在臺棚上方2m高度范圍采用羅克修固化技術，通過近一年十字觀測，頂板最大下沉量為15mm，兩幫相對移近量為25mm，達到了永久支護的目的。

5 結語

通過對林西礦復雜條件下臺棚支護研究探索，得出如下結論：（1）深部高應力區優先考慮錨網索臺棚支護技術；（2）頂板相對完整的7#煤、8#煤、9#煤、11#煤層切眼上下口可采用錨網、錨索支護，開門臺棚在此基礎上架設拱形臺棚聯合支護；（3）受動壓影響頂板破碎、服務時間短的區段臺棚可重復套修，然后在套修的新棚子下托改臺棚；（4）服務時間較長或永久服務年限的臺棚，采用套修托改臺棚配合羅克休固化技術的方法施工；（5）為衰老礦井復雜條件下臺棚施工提供借鑒。

作者簡介：吳培益（1973-），男，安徽人，唐山開灤林西礦業公司安全管理部采煤工程師，研究方向：井工煤礦安全技術。endprint

摘要：高應力、大采深臺棚支護一直是制約林西礦改變生產模式、推行綜采施工的一個重要環節，經過不斷摸索探究，找到了一條適合林西復雜條件下交叉點的施工方法，為衰老礦井在復雜條件下交叉點的支護方面提供了借鑒。

關鍵詞：復雜條件；交叉點；臺棚支護技術；綜采施工；林西礦；生產模式

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）34-0136-02

1 概述

林西礦是一個百年老礦，2006～2007年實施政策性破產重組，成立唐山開灤林西礦業有限公司。礦井原設計能力230萬噸/年，核定生產能力125萬噸/年。最大采深已達到-850m（11水平），后期采場主要集中在深部高應力強側壓區域，為保證生存和發展，公司改變了生產模式，由過去炮改為綜采，而大跨度的臺棚施工正是制約林西改變生產模式，推行綜采施工的一個重要的施工因素，經過不斷摸索，找到了一條適合林西礦復雜條件下交叉點施工方法。

2 煤層的地質條件

林西礦的可采煤層為7#煤、8#煤、9#煤、11#煤和12#煤，共5層煤，各煤層地質條件復雜，煤層頂底巖性結構及單向抗壓強度不一樣，如表1所示。

從表1中可以看出各煤層頂底巖性及抗壓強度不同，應根據各煤層實際情況對臺棚支護施工進行優化。

3 優化臺棚支護設計

第一，根據臺棚周圍四鄰狀況，臺棚位置選擇布置在頂板巖性硬度系數相對較高、頂板完整、穩定性強、受力小的減壓區或低應力區。

第二，開門巷道優先布置與臺棚方向一致或正交，如果很難避開開門斜交施工問題，斜交角度盡量減小。

第三，臺棚避開冒高區域或受冒高波及區域。

第四，優化臺棚支護參數：（1）林西礦的7#煤、8#煤、9#煤、11#煤層頂板較完整，稱之第一類條件。為滿足綜采、綜掘施工工藝要求，臺棚凈斷面通常設計為：4.5m×2.6m（寬×高），切眼臺棚凈斷面為：6m×2.6m（寬×高）。臺棚優先考慮采用錨網、錨索支護，頂錨桿采用Φ22mm×2400mm左旋高強頂錨桿配合Φ18mm×3400mm（Φ18mm×2600mm）頂鋼架進行施工，間排距0.8m，7#煤、11#煤層局部區域考慮間排距0.6m，臺棚四角及巷中應力集中區域采取錨索補強支護，錨索規格為Φ17.5mm×7500mm；（2）林西礦的12#煤層頂板較破碎，稱之第二類條件。設計綜合考慮錨網索+拱形臺棚聯合支護形式，即先棚拱形棚，然后在棚檔采取錨網、錨索聯合支護。頂錨桿采用Φ22mm×2400mm左旋高強頂錨桿配合Φ18mm×3400mm（Φ18mm×2600mm）頂鋼架，間排距0.8m，臺棚四角及巷中應力集中區域采取錨索補強支護，錨索規格為Φ17.5mm×7500mm；（3）服務時間短或不可避免受采動壓力多次影響的臺棚，稱之第三類條件。設計綜合考慮重復套修臺棚托改方法；（4）深部高應力區域、服務時間長或悠久服務年限的交叉點臺棚，稱之第四類條件。首先采用14m2（或18m2）大斷面拱形棚套修施工，然后采用托改臺棚配合頂部羅克休等固化技術的

方法。

4 各類臺棚的施工實踐

第一，第一類頂板較完整，需要滿足綜采、綜掘施工工藝要求。具有代表性的是十東區域9#煤層順槽開門臺棚，凈斷面為4.5m×2.6m（寬×高）。頂錨桿采用Φ22mm×2400mm左旋高強頂錨桿配合，間排距0.8m，同時配合Φ18mm×3400mm搭接Φ12mm×1200mm頂鋼架進行施工，臺棚四角及巷中應力集中區域采取錨索補強支護，錨索規格為Φ17.5mm×7500mm；切眼上口臺棚凈斷面為6m×2.6m（寬×高）。間排距0.6m，頂錨桿采用Φ22mm×2400mm左旋高強頂錨桿配合，間排距0.8m，同時配合Φ18mm×3400mm搭接Φ12mm×1200mm頂鋼架進行施工，臺棚四角及巷中應力集中區域采取錨索補強支護，錨索規格為Φ17.5mm×7500mm，錨索排距3m，間距2m。通過錨網索支護技術實踐，觀測頂板離層值臺棚范圍最大離層均在臨界值之內，取得了良好的支護效果，如表2所示：

第二，第二類臺棚是頂板相對破碎，頂板單向抗壓強度在30MPa以下。具有代表性的是1800采區的12煤層切眼下口臺棚，在預定臺棚范圍超前3～5m采用錨網拱形棚聯合支護。施工采用10.4m2拱棚與錨網聯合支護技術，斷面規格為4.5×2.6m（寬×高），初始棚距0.8m，梁腿搭接400mm，每側使用兩套卡纜，首先支護架棚0.8m棚距的棚子，在兩架棚子空檔中間加打錨桿，直至施工至臺棚的護口棚子位置，然后改東西10.4m2臺棚。施工臺棚范圍頂錨桿布置方式：每聯打6根錨桿，錨桿間、排距0.8m，頂錨桿每根使用3個樹脂藥卷，采用2.6m鋼架搭接使用。

第三，第三類臺棚為服務時間較短的區段重復套修臺棚采用套修托改方法組織施工；沿臺棚插梁方向超前5m如意高挺新套棚子500～600mm，挺至臺棚范圍后平套施工，要求開門一側棚梁略高于另一側，確保臺棚的質量和巷道開門不出現壓頭現象。

第四，第四類臺棚為服務時間較長或永久服務年限的臺棚，采用套修托改臺棚配合羅克休固化技術的方法施工。具有代表意義是1820皮帶巷機頭臺棚的施工，1820主運輸皮帶巷總工程量770m，2001年實現了貫通并安裝了800mm的皮帶，同年投入了使用，它的投入使用結束了該礦十一水平大巷礦車運煤的歷史，為進一步皮帶化流水線運輸打下了一個堅實的基礎；隨著該礦17、18區域運輸煤量的增加，2007年用1m皮帶替換800mm皮帶，為進一步提升1820主運輸皮帶的能力，原1m皮帶已經滿足不了主運輸能力的要求，需要更換運輸強度和能力均達到要求的1m可伸縮式皮帶。施工時由臺棚以東20m起頭，由東往西套修14m2拱形棚，斷面規格為：4.8m×3.3m，棚距0.6m，跨膠帶運輸機施工中采用特制鐵過橋上架設臨時性短腿，套過臺棚范圍3m后，托改14m2拱形臺棚，插梁使用10根5m和10根3.8m 29U支撐鋼搭接使用，每兩根支撐鋼搭接成一根使用，中間搭接1.6m，搭接處采用5套卡纜卡牢均勻布置，臺棚凈寬4.8m。并要求所有插梁開口朝下，東西方向擱置，均勻擺布。第二道工序是在臺棚上方2m高度范圍采用羅克修固化技術，通過近一年十字觀測，頂板最大下沉量為15mm，兩幫相對移近量為25mm，達到了永久支護的目的。

5 結語

通過對林西礦復雜條件下臺棚支護研究探索，得出如下結論：（1）深部高應力區優先考慮錨網索臺棚支護技術；（2）頂板相對完整的7#煤、8#煤、9#煤、11#煤層切眼上下口可采用錨網、錨索支護，開門臺棚在此基礎上架設拱形臺棚聯合支護；（3）受動壓影響頂板破碎、服務時間短的區段臺棚可重復套修，然后在套修的新棚子下托改臺棚；（4）服務時間較長或永久服務年限的臺棚，采用套修托改臺棚配合羅克休固化技術的方法施工；（5）為衰老礦井復雜條件下臺棚施工提供借鑒。

作者簡介：吳培益（1973-），男，安徽人，唐山開灤林西礦業公司安全管理部采煤工程師，研究方向：井工煤礦安全技術。endprint

摘要：高應力、大采深臺棚支護一直是制約林西礦改變生產模式、推行綜采施工的一個重要環節，經過不斷摸索探究，找到了一條適合林西復雜條件下交叉點的施工方法，為衰老礦井在復雜條件下交叉點的支護方面提供了借鑒。

關鍵詞：復雜條件；交叉點；臺棚支護技術；綜采施工；林西礦；生產模式

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）34-0136-02

1 概述

林西礦是一個百年老礦，2006～2007年實施政策性破產重組，成立唐山開灤林西礦業有限公司。礦井原設計能力230萬噸/年，核定生產能力125萬噸/年。最大采深已達到-850m（11水平），后期采場主要集中在深部高應力強側壓區域，為保證生存和發展，公司改變了生產模式，由過去炮改為綜采，而大跨度的臺棚施工正是制約林西改變生產模式，推行綜采施工的一個重要的施工因素，經過不斷摸索，找到了一條適合林西礦復雜條件下交叉點施工方法。

2 煤層的地質條件

林西礦的可采煤層為7#煤、8#煤、9#煤、11#煤和12#煤，共5層煤，各煤層地質條件復雜，煤層頂底巖性結構及單向抗壓強度不一樣，如表1所示。

從表1中可以看出各煤層頂底巖性及抗壓強度不同，應根據各煤層實際情況對臺棚支護施工進行優化。

3 優化臺棚支護設計

第一，根據臺棚周圍四鄰狀況，臺棚位置選擇布置在頂板巖性硬度系數相對較高、頂板完整、穩定性強、受力小的減壓區或低應力區。

第二，開門巷道優先布置與臺棚方向一致或正交，如果很難避開開門斜交施工問題，斜交角度盡量減小。

第三，臺棚避開冒高區域或受冒高波及區域。

第四，優化臺棚支護參數：（1）林西礦的7#煤、8#煤、9#煤、11#煤層頂板較完整，稱之第一類條件。為滿足綜采、綜掘施工工藝要求，臺棚凈斷面通常設計為：4.5m×2.6m（寬×高），切眼臺棚凈斷面為：6m×2.6m（寬×高）。臺棚優先考慮采用錨網、錨索支護，頂錨桿采用Φ22mm×2400mm左旋高強頂錨桿配合Φ18mm×3400mm（Φ18mm×2600mm）頂鋼架進行施工，間排距0.8m，7#煤、11#煤層局部區域考慮間排距0.6m，臺棚四角及巷中應力集中區域采取錨索補強支護，錨索規格為Φ17.5mm×7500mm；（2）林西礦的12#煤層頂板較破碎，稱之第二類條件。設計綜合考慮錨網索+拱形臺棚聯合支護形式，即先棚拱形棚，然后在棚檔采取錨網、錨索聯合支護。頂錨桿采用Φ22mm×2400mm左旋高強頂錨桿配合Φ18mm×3400mm（Φ18mm×2600mm）頂鋼架，間排距0.8m，臺棚四角及巷中應力集中區域采取錨索補強支護，錨索規格為Φ17.5mm×7500mm；（3）服務時間短或不可避免受采動壓力多次影響的臺棚，稱之第三類條件。設計綜合考慮重復套修臺棚托改方法；（4）深部高應力區域、服務時間長或悠久服務年限的交叉點臺棚，稱之第四類條件。首先采用14m2（或18m2）大斷面拱形棚套修施工，然后采用托改臺棚配合頂部羅克休等固化技術的

方法。

4 各類臺棚的施工實踐

第一，第一類頂板較完整，需要滿足綜采、綜掘施工工藝要求。具有代表性的是十東區域9#煤層順槽開門臺棚，凈斷面為4.5m×2.6m（寬×高）。頂錨桿采用Φ22mm×2400mm左旋高強頂錨桿配合，間排距0.8m，同時配合Φ18mm×3400mm搭接Φ12mm×1200mm頂鋼架進行施工，臺棚四角及巷中應力集中區域采取錨索補強支護，錨索規格為Φ17.5mm×7500mm；切眼上口臺棚凈斷面為6m×2.6m（寬×高）。間排距0.6m，頂錨桿采用Φ22mm×2400mm左旋高強頂錨桿配合，間排距0.8m，同時配合Φ18mm×3400mm搭接Φ12mm×1200mm頂鋼架進行施工，臺棚四角及巷中應力集中區域采取錨索補強支護，錨索規格為Φ17.5mm×7500mm，錨索排距3m，間距2m。通過錨網索支護技術實踐，觀測頂板離層值臺棚范圍最大離層均在臨界值之內，取得了良好的支護效果，如表2所示：

第二，第二類臺棚是頂板相對破碎，頂板單向抗壓強度在30MPa以下。具有代表性的是1800采區的12煤層切眼下口臺棚，在預定臺棚范圍超前3～5m采用錨網拱形棚聯合支護。施工采用10.4m2拱棚與錨網聯合支護技術，斷面規格為4.5×2.6m（寬×高），初始棚距0.8m，梁腿搭接400mm，每側使用兩套卡纜，首先支護架棚0.8m棚距的棚子，在兩架棚子空檔中間加打錨桿，直至施工至臺棚的護口棚子位置，然后改東西10.4m2臺棚。施工臺棚范圍頂錨桿布置方式：每聯打6根錨桿，錨桿間、排距0.8m，頂錨桿每根使用3個樹脂藥卷，采用2.6m鋼架搭接使用。

第三，第三類臺棚為服務時間較短的區段重復套修臺棚采用套修托改方法組織施工；沿臺棚插梁方向超前5m如意高挺新套棚子500～600mm，挺至臺棚范圍后平套施工，要求開門一側棚梁略高于另一側，確保臺棚的質量和巷道開門不出現壓頭現象。

第四，第四類臺棚為服務時間較長或永久服務年限的臺棚，采用套修托改臺棚配合羅克休固化技術的方法施工。具有代表意義是1820皮帶巷機頭臺棚的施工，1820主運輸皮帶巷總工程量770m，2001年實現了貫通并安裝了800mm的皮帶，同年投入了使用，它的投入使用結束了該礦十一水平大巷礦車運煤的歷史，為進一步皮帶化流水線運輸打下了一個堅實的基礎；隨著該礦17、18區域運輸煤量的增加，2007年用1m皮帶替換800mm皮帶，為進一步提升1820主運輸皮帶的能力，原1m皮帶已經滿足不了主運輸能力的要求，需要更換運輸強度和能力均達到要求的1m可伸縮式皮帶。施工時由臺棚以東20m起頭，由東往西套修14m2拱形棚，斷面規格為：4.8m×3.3m，棚距0.6m，跨膠帶運輸機施工中采用特制鐵過橋上架設臨時性短腿，套過臺棚范圍3m后，托改14m2拱形臺棚，插梁使用10根5m和10根3.8m 29U支撐鋼搭接使用，每兩根支撐鋼搭接成一根使用，中間搭接1.6m，搭接處采用5套卡纜卡牢均勻布置，臺棚凈寬4.8m。并要求所有插梁開口朝下，東西方向擱置，均勻擺布。第二道工序是在臺棚上方2m高度范圍采用羅克修固化技術，通過近一年十字觀測，頂板最大下沉量為15mm，兩幫相對移近量為25mm，達到了永久支護的目的。

5 結語

通過對林西礦復雜條件下臺棚支護研究探索，得出如下結論：（1）深部高應力區優先考慮錨網索臺棚支護技術；（2）頂板相對完整的7#煤、8#煤、9#煤、11#煤層切眼上下口可采用錨網、錨索支護，開門臺棚在此基礎上架設拱形臺棚聯合支護；（3）受動壓影響頂板破碎、服務時間短的區段臺棚可重復套修，然后在套修的新棚子下托改臺棚；（4）服務時間較長或永久服務年限的臺棚，采用套修托改臺棚配合羅克休固化技術的方法施工；（5）為衰老礦井復雜條件下臺棚施工提供借鑒。

作者簡介：吳培益（1973-），男，安徽人，唐山開灤林西礦業公司安全管理部采煤工程師，研究方向：井工煤礦安全技術。endprint