联合支护技术在巷道支护中的应用

文/郭爱国 马维宏

联合支护技术在巷道支护中的应用

文/郭爱国 马维宏

随着我国煤矿开采深度不断延深,地应力逐渐增大，且综采因技术发展架型越来越大，传统煤锚支护或单一架棚支护已不能满足安全生产要求。近年来，山西襄垣煤业有限公司根据实际地质情况,提出了在厚煤层构造区大跨度切眼施工采用锚杆+锚索+钢带联合支护方式，不仅能较好地控制巷道围岩变形和破坏，避免了二次支护和返修工作，实现了安全生产。

一、施工区地质构造

施工切眼位于1503盘区，煤层厚，其伪顶为炭质泥岩和薄煤，直接顶为黑色页岩，老顶为石灰岩与页岩互层。地质构造复杂，受弯曲构造影响，煤岩层破碎、裂隙发育，极易发生冒顶。

二、支护改进措施及施工操作

1.前期施工方式

山西襄垣煤业公司主采煤层开采方式采用综放工艺，前期施工中，采用先掘后扩巷的施工方法。切眼沿15号煤下层布置，长180m，梯形断面施工，掘进上宽6.3m，掘进高度2.67m。采用木棚+金属网+单体柱支护工艺，棚距800mm。前期施工中分别出现长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。

2.改进措施

随着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，必须采用矩形断面扩巷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。山西襄垣煤业公司技术人员考虑到地质条件和巷道跨度等因素，决定采用锚杆+锚索+W钢带+金属网联合支护技术，综掘扩巷。

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钢带的厚度4mm，宽度220mm，长4.7m。

金属网为菱形。锚索规格：1860级，1×19结构，直径22mm，长度以锚入老顶石灰岩的长度不小于1m为准，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。

锚索附件为规格300mm×300mm×16mm钢托板，KM22锁具。托梁采用12#废旧矿工钢制作，梁长2.6m，平面朝上。

3.具体操作方法

（1）加固原切眼

首先，用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，加固范围在原冒顶区沿切眼方向前后各加10m。

其次，在原切眼每两架棚中间加打两根锚索，间距1.6m，排距0.8m。同时在扩巷前，对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。

（2）扩巷支护

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，共用一根工字钢托梁。

（3）锚索施工要求

除一般要求外，特别强调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。

锚索安装前，钢绞线锚固端必须清理干净，不得有油、水、泥、煤、铁锈等杂物。按照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。搅拌时间，严格执行锚固剂使用说明书，不得任意缩短或延长。

锚固剂搅拌结束，达到其说明书规定的等待时间后，开始上托梁、托板、锁具、涨拉千斤，进行涨拉。上托梁前，事先尽量把顶板处理平整，锚索与顶板不垂直时应使用球形锁具。涨拉前，要详细检查高压油管有无破损、是否完好，接头是否牢固，无关人员必须撤离至5m外。涨拉过程中，需2名人员配合进行涨拉，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，锁具外留钢绞线250mm。

三、质量保证措施

1.施工前组织培训，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，安全注意事项。生产技术科负责施工技术指导和监督。

2.每班开工前，结合上班情况进行风险评估。施工过程中，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。

3.每根锚杆锚索实行编号挂牌管理，并严格按MT/T1104-2009《煤巷锚杆支护技术规范》要求，进行锚杆抗拔力试验。

4.生产技术科安排专人负责收集施工相关信息，并按《安全检查表》的项目对各道工序进行巡回检查，并记录分析和处理。

四、矿压监测管理

1.监测项目

锚杆锚索受力监测和顶板离层监测。

2.测站布置

正常情况下，新旧切眼分别每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。每天观测一次。

五、结语

锚杆+锚索+W钢带联合支护技术，在山西襄垣煤业公司巷道支护中的实践应用，从揭露围岩看，煤层裂隙中注浆材料饱满，顶板胶结完整，未出现冒顶现象，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，满足巷道使用要求，为山西襄垣煤业公司在复杂地质条件下施工大跨度、全煤巷积累了经验，为锚杆锚索支护技术进一步推广应用奠定了基础。

（作者单位：山西襄矿集团有限公司，山西襄矿西故县煤业有限公司）

（责任编辑：周琼）