近沖積層大斷面切眼復合支護工藝研究與實踐

羅建強

（冀中能源股份有限公司救護大隊，河北 邢臺 054000）

河北金牛能源股份有限公司葛泉礦14214工作面切眼，是該礦僅有幾個布置在15m沖積層防水煤柱附近大斷面巷道，切眼采用錨網、錨索及單體交接頂梁聯合支護，并且該切眼順利穿過H=1.2m落差斷層。從支架安裝過程和工作面初采看，切眼內支護效果良好，滿足了工作面安裝和開采的需要。

1 切眼概況

14214切眼自14212運料巷開口，垂直14212運料巷方向，沿2#煤層頂板掘進，依據基巖層厚度變化，控制巷道頂板與沖積層之間巖柱厚度不小于防沙巖柱距離。該切眼直接頂泥直接頂質粉砂巖淺灰色，平均厚度9m，隨著巷道頂板標高遞增，風化程度愈加明顯，巖石強度快速降低，切眼直接底為5.3m厚灰色粉砂巖。依據鉆探資料巷道頂板基巖厚 12～15m， 基巖之上為松散含水豐富砂礫層。由于基巖厚度縮小及切眼斷層、頂板裂隙影響，在錨桿、錨索施工中，多數支護錨桿及錨索存在滴水現象，在斷層附近錨索孔成線性淋水，明顯存在導通沖積層跡象。

2 施工中存在問題

基巖厚度縮小，切眼在施工中，頂板巖層不同程度受到沖積層含水層及風化的影響，導致結構上疏松、膠結程度差，自穩性能與承載能力弱等不利情況，致使頂板巖層強度降低。對于現有錨網、索支護，在沒有穩定巖層情況，其支護效果對頂板承載受到嚴重影響。因此選擇有效支護手段，防止頂板事故發生，確保切眼正常施工，為回收沖積層煤柱，提高煤炭資源回收具有重要意義。

圖1

3 切眼主要參數

3.1 合理確定切眼斷面：

切眼斷面主要考慮使用支架外形尺寸，選用綜采支架ZF3700/16/26，按其最小支撐長度5m計算，同時考慮到支架在切眼內能夠轉向，支架支撐的對角線長度最小5.2m，并預留一定的安全距離及斷面收縮，切眼寬度取5.6m。切眼高度參考綜采支架最大采煤高度，支架最大支撐高度為2.6m，考慮一定的支護力度，取2.4m。具體件切眼斷面支護圖圖1。

3.2 支護參數

受特殊地質及施工條件限制，切眼選用錨網

梁配以單體π型鋼復合支護。

錨桿支護參數確定：

頂錨桿：

錨桿選用 φ22×2200mm螺紋鋼錨桿，采用類比，取間排距為700×800mm，采用一卷 CK2330及一卷 Z2360樹脂藥卷全長錨固，設計錨固了不小于 13t，預緊力不小于300N·M。在頂板受沖積層水腐蝕嚴重，預緊力達不到設計要求時在頂托盤下補加木墊板，增大與頂板接觸面積，同時配合垂巷鋼帶梁與頂板形成具有一定強度的組合梁，提高頂板自撐強度。

幫錨桿：

幫錨桿采用φ18×2000mm圓鋼錨桿，類比附近巷道支護情況，幫錨桿間排距取 700×700mm，采用一卷 Z2360樹脂藥卷端部錨固，對于煤壁松軟，有風化現象，加長錨桿錨桿錨固長度，同時在幫托盤下補加木墊板。

錨索：

錨索選用φ17.8×6000mm鋼絞線，采用一卷CK2333和2卷Z2360樹脂藥卷進行端部錨固，對于頂板風化嚴重頂板，錨索加長錨固端，增加一卷Z2360中速藥卷。錨索對頂板錨固配以2m12#槽鋼，槽鋼順巷布置五道，間距 2m，排距1m，形成與鋼帶梁交叉加固頂板。

單體鉸接頂梁：

單體液壓支柱選用DZ25-25/100，初撐力不小于9t，順巷布置兩道，分別距面幫 2m、3m，與工作面之間留設運輸機空間安裝，與老塘側鋪設支架運輸軌道，確保支架順利安裝。交接頂梁長度1m，與單體一梁一柱，垂巷鉸接布置，增加對頂板控頂面積。在保證初撐力前提下實現主動支撐加固頂板，代替木托棚、點柱支護。保證單體支柱對頂板具有持續高強支撐力，彌補錨桿、錨索在頂板無基本頂較難實現懸吊，未能有效主動分擔頂板壓力不足，配合錨桿及錨索形成頂板組合梁形成有效支護體系。

3.3 切眼分次施工支護要求

擴切眼時要求頂錨桿及鋼帶梁與原巷中錨桿布置前后交錯布置，鋼帶梁深入原巷不少于200mm，擴幫端部頂錨桿布置在小切眼中，同時要求擴幫頂網片與小切眼中網片搭接不少于100mm，連接200mm。

4 切眼施工工藝及主要措施

4.1 切眼施工工藝：

切眼分次成巷，先施工3.0×2.4m規格小切眼，然后擴面幫成巷。擴幫前先在小切眼內補打一排一梁一柱單體鉸接頂梁，隨擴隨打第二排單體膠接頂梁。避免出現大跨度狀態下切眼頂板冒落。減少擴切眼與安裝時間，控制在一個月內，合理安排生產調度。

4.2 頂板水優化處理

風化頂板，在水的侵蝕下膨脹，為避免風干后，頂板膨脹，膠結強度降低，在掘進鉆探中，盡量減少對切眼附近水排放，對鉆孔進行封堵，減少沖積層局部積水流失，保持切眼周邊巖層原有狀態。

4.3 掘進工藝優化：

巷道掘進擴幫采用光面爆破，減少對圍巖，兩幫煤體破壞，保持其原有力學狀態，通過錨網索立即支護，及時預緊，加強對周邊煤體巖石支撐強度，減緩變形速度及程度，達到支護目的。

5 礦壓觀測

切眼掘進及擴幫中，通過觀測的頂板離層儀及單體支柱下縮量，并結合對頂、底幫礦壓觀測。可以看出切眼擴幫后，在開始20天內，頂板下沉及底板鼓出可達到5mm每天，而后頂板仍以每天1mm的速度移近。

回采時工作面推出切眼后頂板整體跨落，工作面初次來壓，支架受到頂板動壓與正常工作狀態下工作阻力相當，支架受到較大靜壓力。因此切眼支護以支柱主動支護為主，配合錨網梁形成的組合梁支護是有效可行的。同時為保持持續的支撐頂板壓力，在施工中加強對支柱的二次注液。

6 結論

6.1 錨桿、錨索及單體鉸接頂梁在近沖積層下施工切眼，通過合理選擇工藝參數，對于控制頂板下沉、變形破壞，是安全可行的。

6.2 錨網索及單體支護在施工工藝上簡單，相對架棚支護，在工作面安裝上節省了大量的替換支柱梁的繁重勞動，工作空間寬，加快了工作面的安裝速度。

6.3 近沖積層切眼施工，對于增加沖積層附近編外儲量，回收沖積層煤柱，提高煤炭資源回收率，延長礦井壽命具有重要意義。

［1］《采礦工程設計手冊》張榮立等主編，煤炭工業出版社.