串草圪旦煤礦錨網索支護工藝參數設計

趙杰　董樹兵　雷劍波　班春生

摘 要：云飛公司串草圪旦煤礦4104綜采工作面設計走向1800 m，傾斜長260 m，直接頂中有雙層煤線，極易冒落，屬于復合型頂板巖性，若采用傳統的上繩、打大板單體柱支護收尾方式支護強度遠遠不夠，因此采用了錨桿支護配合錨索補強支護形式取代傳統的大板單體柱收尾工藝，并取得了滿意的效果，為其他條件相似礦井提供了可參考的工程類比依據。

關鍵詞：雙層煤線；復合型頂板；綜采工作面；收尾工藝

云飛公司串草圪旦煤礦4#煤層頂板為砂巖裂隙充水含水層，富水性較強，礦井水文地質條件為簡單型。瓦斯絕對涌出量為2.34m3/min，相對涌出量為0.17m3/t，屬于瓦斯礦井。煤層自然發火等級為容易自燃，各煤層均有煤塵爆炸性。4104綜采工作面設計走向1800m，傾斜長260m，煤層平均厚度3.5m，平均傾角10°，煤層節理發育，直接頂中有2層煤線，極易冒落，屬于復合型頂板巖性，根據大巷掘進及工作面揭露的地質資料分析，該區域地質構造較復雜，隱伏構造發育，煤層產狀變化大，褶曲附近煤質松軟，頂板裂隙發育、破碎、易抽煙。

對于以上所述情況若采用傳統的上繩、打大板單體柱支護收尾方式支護強度遠遠不夠。通過對現場實際情況的分析和周邊煤礦同類條件的礦井進行調研，決定采用錨桿支護配合錨索補強支護形式取代傳統的大板單體柱收尾工藝。首先采用鋪網上繩的傳統工藝，支架定位后繼續推采回撤通道，回撤通道寬度為4.0m，為避免回撤通道離層冒落，采用錨網索支護，配合液壓支架上挑工字鋼梁打貼幫柱加強支護。云飛公司串草圪旦煤礦錨網索支護工藝設計及技術要求主要分為以下幾個方面：

（1）鋪網：當工作面推進到距停采線位置16m（剩20刀）開始鋪網，第1-15刀均為雙層網，工作面距停采線15m時開始鋪規格3000mm×1900mm（長×寬）的金屬網，聯網橫向為半網搭接，縱向為魚鱗對接。聯網用12號雙股鉛絲雙扣，扣距150mm。使用錨網+鋼梯支護時改為鋪設單層網。

（2）鋪掛鋼絲繩：當工作面推進到距停采線位置14m（剩18刀）開始在支架前梁下1.0m位置金屬網上掛繩，以后每0.6m鋪一道鋼絲繩，一直鋪到支架前梁前端，預計15條。

（3）距停采線8m（剩10刀）時，在頭三組和末三組支架上順傾向挑一對工字鋼梁，鋼梁長度4.5m，以后三刀每進一刀挑一對，共挑四對工字鋼梁。

（4）當工作面推進到距停采線位置4.3m（剩5刀），即當第一條繩到達支架掩護梁尾端時，把支架推移連接頭與前運輸機解體，之后每刀只移溜割煤，不移架。

（5）當工作面推進到距停采線位置3.5m（剩4刀）即停架后割第一刀時伸出前探梁護頂。然后打兩排錨桿。

（6）當工作面推進到距停采線位置2.7m（剩3刀）即停架后割第二刀時，打第三排錨桿和第一排錨索。

（7）當工作面推進到距停采線位置1.9m（剩2刀）即停架后割第三刀時，打第四排錨桿。

（8）當工作面推進到距停采線位置0.8m（剩1刀）即停架后割第四刀時，打第五排錨桿和打第二排錨索。

（9）機組割最后一刀時，隨割煤隨打第六排錨桿。最后在綜采支架前梁上挑4.5m長工字鋼支護頂板，一端搭在支架前梁上不小于200mm，另一端靠煤壁側在工字鋼下打貼幫柱。

（10）為了保證回撤的空間，末采采面高度控制在3.3-3.5m。

（11）工作面停采時將采煤機停放在上出口下20-40m，然后工作面運輸機拉回不小于1m，以便于拆除。

（12）工作面上端頭做一個曲率半徑2.5m抹角，成一個圓滑弧形狀，采用錨（索）網支護，并使用長度不小于4.5m工字鋼梁呈扇形支護，靠采面內弧間距不大于0.35m外弧不大于0.7m。工字鋼梁兩端各兩根單體液壓支柱（外端在支架上除外）。

（13）錨桿錨索支護技術要求：

頂錨桿及錨索：開孔使用風動或液壓錨桿機，配套六棱中空鉆桿及直徑27mm雙翼鉆頭，錨桿鉆桿長度2.0m，孔深1.9m，錨桿錨固力不小于70KN，螺母扭矩不小于120Nm；錨索長度6.3m，孔深6.1m，錨索錨固力不小于200KN，預緊力120KN。

幫錨桿：開孔使用水煤電鉆或手持幫錨桿機，配麻花鉆桿及直徑27mm鉆頭，錨桿鉆桿長度2.0m，孔深1.9m，錨桿錨固力不小于5KN，螺母扭矩不小于100Nm。

錨桿錨索安裝：錨固劑的攪拌要求一氣呵成，不得間斷反復攪拌，攪拌時間20-30s；錨桿尾部外露長度不大于100mm，錨索尾部外露長度200-300mm。頂錨桿使用配套的直徑120mm×厚度8mm預應力托盤；錨索托盤：不小于300mm×300mm×10mm金屬托盤。

云飛公司串草圪旦煤礦采用的這種錨網索聯合支護形式有利于淺埋深煤層大架型工作面復合頂板的控制，通過收集的頂板離層儀數據可以看出，在此種地質條件下采用本支護工藝能夠起到很好的控制頂板的作用，在工作面回撤過程中沒有出現支架被壓死的現象，給支架拆除提供了寬敞的空間。對于其他類似地質條件下工作面回撤施工方案也有一定的借鑒意義。

參考文獻

[1]袁亮.煤礦總工程師技術手冊[M].北京：煤炭工業出版社，2010.

[2]李智，張九零.大采高復合頂板采面回撤通道支護技術[J].河北聯合大學學報（自然科學版），2015，4：7-11.

[3]張鎮，康紅普，王金華.煤巷錨桿—錨索支護的預應力協調作用分析[J].煤炭學報，2010，6：881-886.

[4]范明建.強力錨桿支護系統在深部高應力復合頂板巷道中的應用[J].煤炭工程，2013，11：30-33.

[5]王金華.全煤巷道錨桿錨索聯合支護機理與效果分析[J].煤炭學報，2012，1：1-7.

[6]白啟樹.高應力軟巖回采巷道預應力錨桿—錨索支護技術研究[D].武漢理工大學，2014.

[7]趙志強，賈后省，王志剛，等.大采高超大斷面切眼長錨桿錨索組合支護技術[J].中國煤炭，2013，11：67-71.

[8]李永生，劉彥昌.錨網支護在綜采工作面回撤通道中的應用[J].煤炭科學技術，2010（4）：35-37.