蔭營(yíng)煤礦綜放工作面出架巷錨桿錨索施工技術(shù)

文/趙貴田

蔭營(yíng)煤礦綜放工作面出架巷錨桿錨索施工技術(shù)

文/趙貴田

隨著生產(chǎn)礦井向集約生產(chǎn)、安全高效礦井發(fā)展，生產(chǎn)礦井加大技術(shù)改造后，礦井生產(chǎn)能力迅速提高，綜采設(shè)備向重型化、大型化發(fā)展，開(kāi)采方式基本以綜采放頂煤為主，巷道施工斷面成倍增加，給巷道掘進(jìn)工作帶來(lái)了新的課題。山西陽(yáng)泉蔭營(yíng)煤礦煤層底板等高線(xiàn)基本呈背斜構(gòu)造，背斜軸向南傾斜，軸部?jī)蓚?cè)煤層傾角較大，約3～12°。煤層厚度6.7m，偽頂為0.8m的炭質(zhì)泥巖，直接頂為1.5m左右的黑色頁(yè)巖，老頂為12.5m左右的石灰?guī)r、泥頁(yè)巖互層。150308工作面為綜采放頂煤工作面，工作面長(zhǎng)度180m，采高2.8m，布置有118架液壓支架。為此，蔭營(yíng)煤礦150308綜采工作面出架巷采用錨桿、錨索支護(hù)回撤,解決工作面后期頂板壓力大、頂板破碎難以回撤支架的問(wèn)題,縮短了工期,保證了安全,取得了一定的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益。

一、出架巷支護(hù)設(shè)計(jì)綜述

1.150308綜采工作面出架巷支護(hù)，頂板采用錨索+W鋼帶+金屬網(wǎng)的支護(hù)方式，煤幫采用錨桿+金屬網(wǎng)的支護(hù)方式，專(zhuān)用排瓦斯巷下方采用∏型梁支護(hù)。

2.回風(fēng)順槽在出架巷往外20m范圍內(nèi)，在原來(lái)礦工鋼棚式支護(hù)的基礎(chǔ)上，增加錨桿+錨索+W鋼帶支護(hù)。

3.回風(fēng)端頭構(gòu)筑兩個(gè)運(yùn)輸絞車(chē)硐室，采用板梁+單體柱+構(gòu)木板支護(hù)。

二、出架巷支護(hù)設(shè)計(jì)礦壓理論依據(jù)

1.錨桿錨索支護(hù)理論

懸吊理論。將巷道頂板不穩(wěn)定的巖層懸吊在巷道頂板上部穩(wěn)定巖層中。

剛性梁理論。當(dāng)錨桿的預(yù)緊力達(dá)到屈服載荷30%～50%，錨索的預(yù)緊力達(dá)到鋼絞線(xiàn)拉斷載荷40%～70%，錨桿錨索長(zhǎng)度范圍和上覆巖層頂板離層得以消除，使巷道頂板形成剛性梁結(jié)構(gòu)。

加固拱（帶）作用。對(duì)于塊狀和破裂狀圍巖，如果用錨桿錨索及時(shí)加固，就能在圍巖周邊一定厚度內(nèi)形成一個(gè)不僅能保持自身穩(wěn)定、而且能防止上部圍巖松動(dòng)和變形的加固帶，從而保持圍巖的穩(wěn)定。

2.預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)原理

預(yù)應(yīng)力錨索加固巖體或土層的實(shí)質(zhì)，就是通過(guò)錨索對(duì)被加固的巖體或土層預(yù)先施加壓應(yīng)力，限制有害變形的發(fā)展，從而保持圍巖的穩(wěn)定。對(duì)于錨索而言，主要偏重于懸吊作用和剛性梁作用。

3.出架巷施工中錨桿錨索的作用

錨桿。由于150308工作面采高較大，采用煤壁施工一定強(qiáng)度的幫錨桿，將能有效控制煤壁片幫。

錨索。出架巷頂板巖層中，施工高強(qiáng)度∮22錨索，將巷道頂板受采動(dòng)影響已破碎、不穩(wěn)定的巖層，懸吊在巷道頂板上部較穩(wěn)定巖層中，從而起到懸吊作用。同時(shí)，由于對(duì)錨索施加了一定的預(yù)應(yīng)力，有效控制了上覆巖層的離層，使整個(gè)出架巷巷道頂板形成一個(gè)剛性梁結(jié)構(gòu)。這個(gè)“剛性梁”一端與煤壁連接，一端與工作面液壓支架連接，形成完整的框架結(jié)構(gòu)，為綜采設(shè)備和液壓支架的順利撤出，提供了安全可靠的通道。

三、出架巷施工過(guò)程中存在的問(wèn)題

1.鑒于首次在綜采放頂煤工作面采用錨桿錨索支護(hù)工藝，對(duì)回采采動(dòng)作用對(duì)煤壁的影響估計(jì)不足，對(duì)煤壁頂板產(chǎn)生的垂直預(yù)裂隙判斷不夠,導(dǎo)致施工作業(yè)中，錨固劑因受阻提前被捅破，滲漏到巖層裂隙中，錨索錨固端錨固劑數(shù)量嚴(yán)重不足，粘結(jié)量只有400mm長(zhǎng)，從而降低了錨索的錨固力，甚至出現(xiàn)在錨索預(yù)緊階段就被拉出(預(yù)緊力不足12噸)的問(wèn)題。

2.頂板支護(hù)不及時(shí)，加大了頂板的預(yù)裂隙，施工中錨固劑滲漏到巖層裂隙中，降低了錨索的錨固力。

3.錨索錨固端的油、泥、銹清理不徹底，也是錨索錨固力不達(dá)標(biāo)的原因之一。

4.打注錨索過(guò)程中，施工人員未能認(rèn)識(shí)到及時(shí)預(yù)緊錨索的重要性，使頂板不能及時(shí)主動(dòng)支護(hù)，導(dǎo)致頂板離層加大，裂隙增多，使失穩(wěn)巖層繼續(xù)向深部發(fā)展。

四、出架巷施工技術(shù)及整改措施

1.考慮出架巷頂板預(yù)裂隙的影響，為了確保錨索錨固端處于穩(wěn)定巖層中，施工人員選擇錨索長(zhǎng)度時(shí)，考慮在原來(lái)錨索長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上適當(dāng)加長(zhǎng)，具體尺寸由地測(cè)科提供的地質(zhì)鉆孔資料確定。同時(shí)，為了確保頂板的剛體系統(tǒng)，出架巷第一排支護(hù)方式采用錨桿+錨索+W鋼帶聯(lián)合支護(hù)。先打錨桿，增強(qiáng)頂板的剛體系統(tǒng)，間隔增補(bǔ)錨索，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)支護(hù)，控制頂板的離層和下沉。同時(shí)錨桿對(duì)頂板的加固壓縮作用，減少了由采動(dòng)影響造成的頂板預(yù)裂隙，導(dǎo)致在打注錨索的過(guò)程中，錨固劑順利到達(dá)錨索錨固端，確保錨索的錨固力。

2.在工作面末采最后一個(gè)循環(huán)，液壓支架甩架前，要確保泵站出口壓力30MP，操作液壓支架閥組，使前后立柱撐緊頂板，保證切頂有力，防止工作面切頂線(xiàn)前移對(duì)煤壁頂板的完整造成破壞。從出架巷形成，到液壓支架安全撤出工作面之前，必須全程觀(guān)測(cè)液壓支架的工作阻力，對(duì)工作阻力不達(dá)24MP的液壓支架及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)液，以發(fā)揮液壓支架有效控制頂板下沉的能力。

3.出架巷擴(kuò)幫階段，加強(qiáng)頂板管理。滯后采煤機(jī)組后滾筒20m，及時(shí)支設(shè)貼幫柱和臨時(shí)支柱控制頂板，防止頂板破碎和下沉，必要時(shí)停機(jī)閉鎖采煤機(jī)組處理空頂。此外，在打注錨索前，鉆孔初始段（巖層破碎帶）預(yù)插導(dǎo)向管，確保錨固劑順利通過(guò)頂板裂隙帶到達(dá)鉆孔底部，提高錨索的錨固力。嚴(yán)格按照錨桿錨索施工要求，清除錨固端，增強(qiáng)錨桿錨索的錨固力。

4.出架巷施工實(shí)現(xiàn)分段作業(yè)，嚴(yán)格控制分段距離，根據(jù)實(shí)地情況，建議分段距離控制在10～15架之間，特別是采煤機(jī)割第一、二刀煤的時(shí)候。

5.為了能夠及時(shí)支護(hù)頂板，需確保采煤、運(yùn)輸?shù)葯C(jī)械設(shè)備的完好，各種支護(hù)材料、施工機(jī)具必須足額到位，并嚴(yán)格按照《錨桿錨索施工管理規(guī)范》對(duì)錨桿、錨索、錨固劑等支護(hù)材料進(jìn)行管理，杜絕亂扔亂放。

6.受頂板預(yù)裂隙的影響，出架巷形成后，整個(gè)頂板雖是剛性梁，但它是由破碎巖塊組成，雙層金屬網(wǎng)的支護(hù)尤為重要。因此，必須確保聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量，嚴(yán)格按照出架巷安全技術(shù)措施執(zhí)行。

7.出架巷形成后，在撤架過(guò)程中，為了控制出架巷頂板的再次下沉，可在出架巷掩護(hù)架后方，間隔一定距離支設(shè)一定數(shù)量的木垛，確保支架安全撤離。

8.生產(chǎn)技術(shù)部門(mén)應(yīng)嚴(yán)格按照《蔭營(yíng)煤礦錨桿錨索支護(hù)工程管理規(guī)定》要求，建立礦壓觀(guān)測(cè)站，特別是在出架巷中部礦壓顯現(xiàn)明顯地段，加密礦壓監(jiān)測(cè)站。監(jiān)測(cè)內(nèi)容除一般監(jiān)測(cè)外，應(yīng)加入液壓支架前后立柱工作阻力、出架巷頂?shù)装逡平康谋O(jiān)測(cè)。安全評(píng)估出現(xiàn)危險(xiǎn)情況（包括錨索實(shí)測(cè)承載力超標(biāo)、頂板離層超標(biāo)等），必須補(bǔ)打錨索（掛壓力表），加強(qiáng)支護(hù)。此外，還應(yīng)安排專(zhuān)業(yè)人員分三班對(duì)出架巷頂板圍巖狀況進(jìn)行全天候礦壓觀(guān)測(cè)，實(shí)時(shí)記錄（包括牌板記錄），將礦壓觀(guān)測(cè)原始資料建立臺(tái)賬，并及時(shí)匯報(bào)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，從而為指導(dǎo)礦井安全生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

（作者單位：山西省陽(yáng)泉蔭營(yíng)煤礦）

（責(zé)任編輯：周瓊）