王寶華　董梁　郭海偉

摘要：針對(duì)鄭州礦區(qū)“三軟”煤層切眼大斷面支護(hù)技術(shù)難題，以趙家寨煤礦12211綜采工作面為試驗(yàn)地點(diǎn)，采用全錨網(wǎng)索+礦工鋼主被動(dòng)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工、觀測(cè)，取得了良好的支護(hù)效果。

關(guān)鍵詞：大切眼；全煤巷；主被動(dòng)支護(hù)

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：16723198（2015）07019502

1前言

鄭煤集團(tuán)趙家寨礦主采煤層為二1煤層，煤層厚度0～21.75m，平均煤厚5.5m，煤質(zhì)松軟，層理不清，易風(fēng)化、崩解，呈現(xiàn)散體狀，承載能力極低；直接頂板為泥巖、炭質(zhì)泥巖或砂質(zhì)泥巖，厚度0～2.7m，平均厚度18m；直接底板為泥巖、炭質(zhì)泥巖或砂質(zhì)泥巖，厚度35～5.8m，平均厚度4.5m，為典型的“三軟”煤層。在此類煤層中，以往施工切眼采用礦工鋼對(duì)棚支護(hù)，棚距600mm（中-中），由于巷道斷面較大，難以有效控制巷道的強(qiáng)烈變形，部分地段出現(xiàn)棚腿內(nèi)折、尖頂現(xiàn)象，甚至工作面安裝期間還需重新落底擴(kuò)巷等，這不僅需要投入大量的人力和物力，也嚴(yán)重影響工作面的正常安全生產(chǎn)。為此，我們選擇在12211綜采工作面切眼施工試驗(yàn)“主被動(dòng)聯(lián)合”支護(hù)，工程量180m，沿煤層底板施工，該切眼煤層厚度6～9m，平均煤厚8m，煤層傾角-2°～2°，煤層底板整體產(chǎn)狀為：73°～106°∠3°～6°。

2支護(hù)參數(shù)的選擇

2.1斷面參數(shù)

該巷道用途為安裝工作面綜采液壓支架、刮板運(yùn)輸機(jī)和采煤機(jī)等設(shè)備，巷道形狀采用梯形斷面如圖1所示，凈斷面21.5m2，下凈寬8187mm，凈高2800mm。由于巷道寬度較大，設(shè)計(jì)采用兩次施工成巷，其中一排巷凈斷面13.1m2，下凈寬5187mm，凈高2800mm；二排巷凈斷面10.3m2，下凈寬3000mm，凈高2800mm。

2.2支護(hù)參數(shù)及材料選擇

錨桿：采用螺紋鋼樹(shù)脂錨桿Φ20mm×2000mm，打設(shè)在巷道幫部，間排距800mm×1000mm，托板100mm×100mm×8mm。

錨索：頂部采用直徑Φ15.24mm×6000mm、Φ17.8mm×9000mm錨索，錨索間排距1200mm×1000mm；幫頂交界處向下300mm處采用Φ15.24×3000mm錨索，間距1000mm。6m、9m錨索托盤規(guī)格300×400×8mm，3m錨索托盤規(guī)格300mm×30mm0×8mm，均采用廢舊U型鋼加工。

支架：采用12#礦工字鋼輔助支護(hù)，一排巷礦工鋼規(guī)格4500mm×3000mm（梁×腿），二排巷礦工鋼規(guī)格3500mm×3000mm（梁×腿），棚距1000mm（中-中），每棚工字鋼打設(shè)5根撐桿，在二排巷梁頭1.1m位置使用2.8m長(zhǎng)點(diǎn)柱支護(hù)。

鋼帶：采用W鋼帶和H鋼帶配合使用，H鋼帶全斷面支護(hù)，搭接處必須用錨桿（索）固定。W鋼帶厚5mm，順巷打設(shè)，搭接不低于200mm，且必須孔與孔對(duì)照搭接，滯后迎頭不得大于3m。

網(wǎng)：內(nèi)層硬質(zhì)塑料網(wǎng)規(guī)格12000mm×1400mm（長(zhǎng)×寬），搭接200mm，聯(lián)網(wǎng)間距100mm，聯(lián)網(wǎng)采用專用塑料聯(lián)網(wǎng)繩；外層菱形金屬網(wǎng)規(guī)格12000mm×1400mm（長(zhǎng)×寬），搭接200mm，聯(lián)網(wǎng)間距100mm，聯(lián)網(wǎng)采用12#鐵絲，搭接處均聯(lián)網(wǎng)兩列。

錨固劑：采用K2350和Z2350兩種型號(hào)，錨固劑快速、中速配合使用，6m、9m錨索4卷，最里端2卷為快速，其余為中速；3m錨索、錨桿2卷，最里端1卷為快速，其余為中速。

3施工工藝及質(zhì)量要求

3.1施工設(shè)備

錨索打設(shè)采用MQT-130型氣動(dòng)振動(dòng)式錨桿鉆機(jī)，配B19中空六棱釬，鉆頭使用Φ28mm合金鋼鉆頭。錨桿打設(shè)采用YT-28手持式風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)，配合長(zhǎng)度2.4m，直徑22mm的細(xì)麻花鉆桿。

3.2施工工序

割（剔）巷道輪廓→出煤→鋪網(wǎng)→臨時(shí)支護(hù)→打設(shè)頂部Φ17.8mm×6200mm錨索、安裝H鋼帶、張拉→出煤→架設(shè)礦工字鋼棚→打設(shè)幫部錨桿（索）、椽子→滯后打設(shè)頂部Φ17.8mm×9200mm錨索（配合W鋼帶）。臨時(shí)支護(hù)采用π型鋼配合專用超前梁環(huán)，最大控頂距1200mm。

3.3錨桿索施工質(zhì)量

（1）托板緊貼巖壁，錨桿預(yù)緊力矩達(dá)到煤巷150N·m，巖巷250N·m。

（2）Φ15.24mm的錨索預(yù)緊力18～25MPa；Φ178mm的錨索預(yù)緊力23～25MPa。

（3）錨桿外露長(zhǎng)度10～40mm；錨索外露長(zhǎng)度150～250mm。

（4）不同型號(hào)的樹(shù)脂錨固劑不得混合使用，嚴(yán)禁使用變質(zhì)發(fā)硬藥卷。

（5）錨固劑安裝標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

4礦壓觀測(cè)

4.1巷道表面位移的觀測(cè)

在每個(gè)測(cè)站的頂、底板和兩幫的中部各布置1個(gè)測(cè)點(diǎn)。采用“十字測(cè)量法”進(jìn)行觀測(cè)。現(xiàn)場(chǎng)每3天觀測(cè)1次，兩幫采用測(cè)槍進(jìn)行量測(cè)，頂?shù)装迨褂脺y(cè)桿進(jìn)行測(cè)量，主要觀測(cè)內(nèi)容包括頂?shù)装逑鄬?duì)移近量CD、兩幫的相對(duì)移近量AB。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤觀測(cè)記錄數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，12211開(kāi)切眼在采用錨網(wǎng)索主動(dòng)支護(hù)+礦工鋼套棚防護(hù)聯(lián)合支護(hù)后基本不發(fā)生顯著位移。

4.2錨索受力及頂板離層監(jiān)測(cè)

（1）測(cè)試方法及測(cè)試儀表。

使用手持式數(shù)據(jù)采集器每3天對(duì)傳感器數(shù)據(jù)讀取一次。

（2）觀測(cè)頻度。

初期觀測(cè)2～3天一次，若前后兩次觀測(cè)值差別較小，則可適當(dāng)拉長(zhǎng)相鄰兩次觀測(cè)的時(shí)間間隔，否則應(yīng)減小相鄰兩次觀測(cè)時(shí)間的間隔，增大觀測(cè)頻率。

繪制監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果曲線，根據(jù)曲線變化，判斷頂板煤層與巖層之間的離層情況。同時(shí)根據(jù)曲線判斷錨固范圍內(nèi)離層情況，及時(shí)加強(qiáng)支護(hù)，維護(hù)頂板穩(wěn)定。觀測(cè)曲線圖如圖2所示。

通過(guò)數(shù)據(jù)曲線分析可見(jiàn)：在全錨網(wǎng)索+礦工鋼聯(lián)合支護(hù)的作用下，直到安裝支架開(kāi)始頂板基本無(wú)顯著離層現(xiàn)象；錨索拉力從儀器安裝上到工作面支架開(kāi)始安裝逐步承載。試驗(yàn)證明12211切眼全錨網(wǎng)索+礦工鋼聯(lián)合支護(hù)達(dá)到了預(yù)期支護(hù)效果。

5效益分析

我礦以往開(kāi)切眼巷道均采用對(duì)棚工字鋼支護(hù)，使用木椽子、塑料網(wǎng)背幫背頂，打3道連鎖加固，每米支護(hù)材料成本共計(jì)6198元。調(diào)整為主被動(dòng)支護(hù)后，每米支護(hù)材料成本共計(jì)3189元。每米材料節(jié)省投入3009元，該巷道工程量180m，材料投入共節(jié)約資金54.2萬(wàn)元；礦工字鋼回收率從原來(lái)的80%提升到100%，節(jié)省投入18.1萬(wàn)元；出勤人員由往常每班13人減少到8人，節(jié)省工資29.8萬(wàn)元；工作面安裝期間減少落底、擴(kuò)巷等工序，安裝工期比原工期縮短50%，相應(yīng)節(jié)省工資約11萬(wàn)元，共計(jì)節(jié)節(jié)省成本約113.1萬(wàn)元。另外，采用主被動(dòng)聯(lián)合支護(hù)解決了工作面開(kāi)切眼由于圍巖壓力較大，棚式支架將難以回收，造成支護(hù)成本過(guò)高，經(jīng)濟(jì)性差和工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，加工及運(yùn)輸不方便，被動(dòng)支護(hù)切頂和護(hù)幫效果差的難題。