大跨度切眼巷道联合支护技术研究及应用

文/李亚东

大跨度切眼巷道联合支护技术研究及应用

文/李亚东

近年来，随着煤巷锚杆支护技术的日趋成熟，锚杆支护得到了普遍的推广应用，但是依然无法很好解决大跨度、大断面巷道的支护问题。山西阳泉荫营煤矿在15#厚煤层开切眼时遭遇构造区，扩切眼前用巴斯夫煤岩体加固剂对煤体注浆加固，切眼掘进宽度9.3m。采用锚杆+锚索+W钢带+金属网联合支护，并在扩帮侧首次使用全螺纹玻璃钢锚杆。施工表明，煤体完整，支护效果良好，为荫营煤矿在复杂地质条件下施工大跨度、全煤巷积累了宝贵的经验。

一、工程概况

150308切眼位于1503盘区，煤层厚度6.77m，其伪顶为0.8m炭质泥岩和薄煤，直接顶为4.05m黑色页岩，老顶为15.84m的石灰岩与页岩互层。据地质预报和实际揭露显示，受一挠曲构造影响，煤岩层破碎、裂隙发育，极易发生冒顶。

15#煤为阳泉荫营煤矿主采煤层，采用综放工艺开采，以往切眼一直采用木棚支护，单体柱+π型梁加固。150308切眼沿15#煤下层布置，长180m，原设计为梯形巷道，掘进上宽6.3m，掘进高度2.67m，木棚+金属网+单体柱支护，棚距800mm，采用先掘后扩巷的施工方法。前期已按梯形断面，掘进上宽3.7m，木棚支护的方式将巷道掘出，施工中分别出现长10m，高1～2.5m和长6m，高1～-2.5m的两处冒顶区，其余多处出现棚梁弯曲现象。

后期因工作面设备外形尺寸加大，原设计巷道宽度已不能满足安装要求，需采用矩形断面扩巷5m，掘进高2.67m，

巷道掘进总下宽度达到9.3m，掘进总上宽8.7m。考虑到地质条件和巷道跨度等因素，需重新设计，决定采用锚杆+锚索+W钢带+金属网联合支护技术，综掘扩巷。

二、锚杆+锚索+W钢带+金属网联合支护的设计与施工

1.巷道支护设计

顶板：选用直径22mm、长2.4m、牌号BHRB335左螺旋无纵筋等强锚杆，设计承载力不小于70KN，预紧力矩不小于150NM。每孔用一支K2340和一支Z2360锚固剂。

托板规格：120mm*120mm*10mm的碟形托板，每根锚杆螺母与托板之间安装一个1010尼龙垫圈，用Φ30钻头打孔。

扩巷一帮：选用直径22mm、长2.4m的全螺纹玻璃钢锚杆，设计承载力不小于80KN，预紧力矩40～60NM。每孔用一支K2340和一支Z2360锚固剂，用Φ30钻头打孔。

W钢带：厚度4mm，宽度220mm，长4.7m。金属网：菱形。

锚索规格：1860级，1×19结构，直径22mm，初步确定长度为9.6m，实际施工时，根据钻探结果确定。设计承载力不小于500KN，预紧力260～290KN。每孔用一支K2340和一支Z2380锚固剂，用Φ30钻头打孔。

锚索附件：规格300mm*300mm*16mm钢托板，索具：KM22，托梁：采用12#废旧矿工钢制作，梁长2.6m，平面朝上。

2．原切眼的加固

采用巴斯夫煤岩体加固剂对两冒顶区对应的扩帮段煤体顶帮进行注桨加固，注浆深度6m，加固范围为原冒顶区沿切眼方向前后各10m。随后在原切眼每两架棚中间加打2根锚索，间距1.6m，排距0.8m。最后，扩巷前在原切眼木棚下靠扩帮侧垂直于原木棚打π型梁+单体柱进行加固。

3.扩巷部分支护设计

顶板：每排布置6根锚杆，均匀布置，共用一根W钢带。扩帮侧：每排布置3根玻璃钢锚杆，均匀布置。锚杆排距0.8m，在每两排锚杆中间布置2根锚索，共用一根矿工钢托梁。

4.锚索施工技术要点

钻孔孔深必须满足设计要求，误差50mm，不得过深或过浅。钻孔完毕后，必须用水反复冲洗干净。

安装前，钢绞线锚固端必须清理干净，不得有油、水、泥、煤、铁锈等杂物。按边顶边推的方法进行搅拌，严禁提前捅破锚固剂或二次搅拌。锚固剂搅拌结束，达到其说明书规定的等待时间后，才能开始上托梁、托板、索具、涨拉千斤，进行涨拉。

上托梁前，要尽量事先把顶板处理平整，锚索与顶板不垂直时应使用球形索具。涨拉前，要详细检查高压油管有无破损

涨拉过程中，需至少两名人员配合进行。一人操作涨拉泵并观察压力表的读数，要求边打压边报数，压力表的读数必须控制在作业规程规定的范围之内，不得过大或过小。另一人，站在安全地点观察涨拉千斤的运行情况，出现超过涨拉千斤行程或异常情况时，立即停止涨拉。

涨拉后，索具外留钢绞线250mm，多余部分现场施工人员不得随意切割，必须提出书面申请并说明理由，经生产技术科同意并派人监督方可进行。

三、工程质量保证与检验

1.工程质量保证

施工前组织培训，从而使全体管理和施工人员熟悉锚杆锚索施工各项工序的技术要求及安全注意事项。每班开工前，结合上班情况进行风险评估；施工过程中，要结合手指口述对各道工序进行安全确认，关键工序必须经当班队长确认；每班必须认真做好施工原始记录。每根锚杆锚索实行编号和挂牌管理。生产技术科负责施工技术指导和监督，每天按《安全检查表》的项目对各道工序进行巡回检查，收集施工相关信息，并进行分析处理。

2.工程质量检验

严格按照MT/T1104-2009《煤巷锚杆支护技术规范》要求，进行锚杆抗拔力试验。并在实际施工中，坚持定期进行锚索抗拔力试验，从而发现并解决了施工中存在的一系列问题。与此同时，还在新旧切眼每15m布置一个测站，顶板压力大及原冒顶区每5m布置一个测站，每天进行锚杆锚索受力监测和顶板离层监测。

四、支护效果分析

阳泉荫营煤矿按上述设计方案进行施工，从揭露围岩看，煤层裂隙中注浆材料饱满，顶板胶结完整，没有出现冒顶现象，效果理想。监测结果表明，所有测站，离层值均为零；顶锚杆受力普遍在30～50KN之间，个别达到70KN；锚索受力普遍在260～300KN之间，个别达到400KN，可以满足巷道使用要求，达到了预期效果。

（作者单位：山西省阳泉荫营煤矿）

（责任编辑：周琼）