煤層巷道支護技術(shù)改革實踐

平向陽 史剛昊

摘 要：原有煤巷支護形式在現(xiàn)場應用中存在支護效果不明顯、勞動強度大、施工工藝復雜等諸多問題，隨著我國煤礦支護新技術(shù)的不斷應用，通過對支護技術(shù)的改革應用，使巷道“主動支護”真正發(fā)揮主動支護效果，減少巷道的支護、維護工作量，減少工人的勞動強度，既保證了安全又增加了效益，值得推廣。

關(guān)鍵詞：支護技術(shù)；錨網(wǎng)索；煤層巷道；改進改革

1 工作面概況與地質(zhì)條件

西翼膠帶大巷位于西翼12帶區(qū)西部，該巷道二1煤層賦存不穩(wěn)定，整體呈下坡趨勢，煤層坡度0°～8°，平均6°。煤層厚度3m～6.7m，平均4.85m。該巷道二1煤層偽頂不發(fā)育，直接頂為深灰色，薄層狀，砂泥質(zhì)構(gòu)造，局部含少量植物根化石及細砂巖透鏡體，并含少量粉砂質(zhì)，平均11.5m。二1煤層直接底黑色，塊狀，砂泥質(zhì)構(gòu)造，具滑面，含大量植物根化石，厚度57m；向下巖性依次為泥巖、一8煤、泥巖、硅質(zhì)泥巖，平均厚度12.9m。

2 巷道初始支護及存在的問題

根據(jù)該工作面現(xiàn)場情況，結(jié)合已施工巷道的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，采用工程類比法進行巷道支護設計。

2.1 巷道初始支護

（1）巷道斷面、規(guī)格：巷道采用梯形斷面，毛寬×毛高=621m×2.75m，S掘=14.3㎡，錨桿采用22*2400mm左旋錨桿，錨桿錨固力不低于25.65Mpa，錨桿螺帽扭矩二次緊固后不小于300N.m；錨索采用18.9*6500mm鋼絞線，錨索預應力不低于38.2MPa。（2）頂板支護：頂板每排布置6根錨桿，間排距800*700mm；頂部每排布置3根錨索，間排距1400*2100mm，托盤為400*400*10mm鋼板托盤；頂部鋪設金屬網(wǎng)，搭接100mm，每200mm用12#鐵絲進行連接牢固。（3）被動支護：采用12#礦工字鋼對子棚支護，工字鋼棚梁長4200m、腿長3000mm，棚距700mm（中-中），棚腿扎角72°，凈高2600mm。棚梁頂采用小圓木背設，每棚不少于6個接觸點均勻布置，幫部采用雙串桿+塑料網(wǎng)+荊笆背設。

2.2 巷道施工狀況及原因分析

（1）工作面迎頭爆破完畢后，經(jīng)現(xiàn)場安全檢查、隱患處理后，在臨時支護的掩護下，對頂板進行錨網(wǎng)（索）支護，巷道兩幫部未進行有效支護，在礦工字鋼對子棚架設完畢前，一直處于自然裸露狀態(tài)，易片幫造成巷道斷面規(guī)格增大，增加勞動量同時影響架棚后兩幫部背設。（2）工字鋼笨重勞動量大。傳統(tǒng)支護方式所使用的礦工字鋼比較笨重，在運輸上就需要大量的時間和人力，在礦工字鋼棚架設上也比較繁瑣，在架設頂棚及幫部背設過程比較浪費時間，對礦工字鋼的工程質(zhì)量參數(shù)的要求也比較多，架棚后對工字鋼棚的調(diào)整也占用了較多時間。（3）被動支護的效果差。工字鋼棚屬于“硬性”支護，其塑性和脆性都比較大，當工字鋼變形達一定程度時，其變形會劇烈增加，使得工字鋼突然斷裂，支護隨之失效，工字鋼支護僅僅適用于巷道載荷較小的巷道。

3 煤巷支護技術(shù)的改革

通過對施工過程中存在的以上諸多問題的分析可以看出，煤巷支護設計存在優(yōu)化、改進的空間。為便于現(xiàn)場施工，提高掘進速度和施工質(zhì)量，保證生產(chǎn)的安全，對該巷道的支護方式進行了如下改進：

（1）巷道斷面形狀的改進：巷道斷面形狀由梯形調(diào)整為矩形，通過對巷道斷面形狀的調(diào)整，使不減少有效斷面的同時，兩幫部上下平齊不易發(fā)生片幫，斷面形狀容易控制，為下一個工序創(chuàng)造了條件。（2）頂板支護形式的改進：頂板采用“錨網(wǎng)索+鋼筋梯”支護，采用無縱筋左旋螺紋鋼高強錨桿，每排7根，矩形布置，頂板邊緣錨桿向巷道外側(cè)傾斜打設，與頂板夾角75°，其它錨桿垂直頂板打設。鋼筋梯采用Φ14mm圓鋼加工，規(guī)格Ф14mm×5100mm×80mm，每排錨桿安裝1根，排距1000mm（中-中）。（3）幫部支護形式的改進：幫部采用“錨網(wǎng)+鋼筋梯”支護，每排5根（兩幫共10根），矩形布置，兩側(cè)底角錨桿分別與巷幫成75°夾角，其它錨桿垂直煤幫打設；鋼筋梯同上。（4）錨桿間排距重新計算：

經(jīng)計算得出：a=1.64m。設計頂部間排距取800×1000mm，考慮幫部煤體松軟間排距取750×1000mm滿足支護要求。

4 施工要求

（1）巷道掘進期間臨時支護采用伸縮頂柱配合金屬網(wǎng)+前探梁進行支護。（2）爆破后永久支護距掘進工作面最大距離不得超過1200mm（排距+200mm）爆破前永久支護距掘進工作面距離最大不得超過200mm。（3）錨索根據(jù)頂板情況采用“3-0-3”或“3-2-3”方式布置在巷道頂板，錨索滯后工作面正頭距離不大于30m。（4）加強爆破管理，嚴格控制好巷道成型，盡可能減少對頂板的震動破壞，局部未達到規(guī)格斷面可采用手鎬落煤。（5）煤體較為破碎、幫部片幫超過500mm時，錨桿間距可適當縮小，要求間距在500～750mm之間，排距不變。

5 支護效果分析

（1）支護質(zhì)量方面：錨網(wǎng)索+鋼筋梯支護屬于柔性支護，與巷道圍巖接觸更緊密，而且由于有鋼筋梯和網(wǎng)片具有均衡錨桿錨固力、使錨桿受力趨于一致的作用，而且使得巷道圍巖受力均勻，不易造成應力集中，更有利于發(fā)揮錨桿的整體支護作用。（2）支護安全方面：錨網(wǎng)索+鋼筋梯支護屬于主動支護，在巷道圍巖還未破壞其整體性能前，錨桿、錨索將其頂板上巖層進行組合及懸吊支護，確保了巷道頂板的完整性，使其頂板巖層具備更強的塑性，加上有網(wǎng)片的支護，巷道頂板掉渣及冒頂事故得到了較好的控制，確保了巷道施工的安全。（3）施工速度方面：錨網(wǎng)索+鋼筋梯支護巷道所用材料均比較輕，即便是在巷道工程量比較大時，運輸也比較方便，在支護上均是一次性達到支護效果，減少了大量的巷道維護時間，從而加快了巷道的掘進施工速度。

6 結(jié)論

通過井下實踐及工程檢測效果表明，采用錨桿、錨索、鋼筋梯、金屬網(wǎng)的聯(lián)合支護屬于“主動”支護方式，有利于加固和提高圍巖強度，保持巷道圍巖的長期穩(wěn)定。與棚式支架相比，錨桿支護可以節(jié)約大量鋼材、木材，降低支護成本、減少由于支護材料運輸和裝卸支架的大量工作量，特別是減少了工人勞動強度，既方便了現(xiàn)場的施工，又利于快速掘進，既經(jīng)濟又安全值得同類巷道推廣使用。

參考文獻：

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