综采工作面大断面切眼锚杆锚索联合支护技术研究

朱玉峰 李魁

摘 要：随着社会经济与科技的快速发展，采矿业的规模也变得越来越大，采矿业所针对的对象主要是一些金属类物质还有一些非金属矿床，矿床的分布情况随当地矿石的物理性质而分布不一，因此综采工作面回采时效率也是有高有低，综采工作面大采高支架迫切需要切眼满足应用要求，因此切眼断面跨度比较大，文章主要针对这个问题，研究综采工作面大断面切眼锚杆锚索联合支护技术。

关键词：综采工作面；切眼；锚杆锚索技术

综采工作面切眼支护问题一直是煤矿安全的重大难题，近些年研究人员在这方面做出很多研究，其中锚杆锚索联合支护技术更具有安全性和经济性，文章针对具体的工程实例，研究综采工作面大断面切眼锚杆锚索联合支护技术的应用。

1 工程地质概况

文章所讲述综采工作面为本煤矿6#层煤东翼采区，属于中等稳定岩层，煤层厚度为2.6～4.2m，总体倾向于NNE，属于单斜构造，煤层倾角在2～8度，垂直抗压强度在22.07MPa。煤层顶部主要为砂岩与泥岩混合厚度约为7.35m，煤层裂缝发育不甚，富水性比较弱，从切眼角度来看，部分地方出现淋水问题，瓦斯渗漏量为5.294g/ cm3，导致空气煤尘具有较强的爆炸危险性。综采工作面切眼位于195度方位角，如下图1所示，长约176m，分为两段，切眼上段存在一层破碎带断层，因为为避免断层的影响，需要增加走向长度，常规的架棚支护技术，无法满足施工和安装的需要，因此需要采取锚杆锚索联合支护技术，如下图2所示，1表示锚索，2表示全锚树脂锚杆，3表示竹锚杆，4表示端锚树脂锚杆。

图1 工作面平面布置

图2 切眼支护断面图

2 施工方法

由于受到挖掘条件的限制，切眼的宽度不能采取一次挖掘完成，因此在施工时需要先进行宽导硐的施工，在成巷完全后，再把切眼逐渐扩宽。在施工中采用金属前探临时支护技术，使用SI50J型挖掘机采取一次性截割导硐全截面的方式，其中金属前探梁由3根直径50mm长5000mm的钢管、3根直径20mm长500mm圆钢和6个卡子构成。挖掘施工中，截面进尺控制在2700～3000mm之间，在1个循环切割后，采取顶帮等永久支护的形式，同时还需要采取临时支护，最上排的锚杆紧跟着迎头进行施工，而最下排的锚杆距离最上排的锚杆的距离不能超过15m，使用中要滞后于上排锚杆的施工，锚索永久支护在工作面后面（下面）距离不得超过30m，另外在顶锚杆和锚索的施工中需要使用风动锚杆机进行， 而在锚杆的施工中，还需要采用风钻配合麻花钻杆进行施工。

在导硐成巷施工完成形成通风系统后，先将挖掘机推到切眼下方，把巷道扩帮至2800mm，施工方法为由下至上，一直到挖掘到老空帮煤壁，在采用金属前探来作为临时支护，循环进尺，保证尺寸在1800～2000mm之间，同样采取顶、帮永久支护，二者之间的距离不得超过30m。

文章采取锚杆锚索联合支护技术来作为支护形式，支护的材料为直径20mm长2200mm的圆钢锚杆、1.6m用来扩帮老空煤帮的木锚杆、铁托板、塑钢网以及钢绞线等。在挖掘导硐时，先将直径18mm长1800mm的木锚杆布置在巷帮，每根木锚杆上都安装两节直径23mm长350mm的药卷，并且全部使用规格为400×200×50的木托盘，在木锚杆的顶部材料要选取螺纹钢树脂，规格为直径20mm长2200mm。在切眼成功扩帮后在使用圆钢锚杆进行支护，间排距定为800×900mm，在锚杆定不同要需要采取规格为直径20mm长2200mm的螺纹钢树脂锚杆。锚索规格为直径20mm长7500mm，材料我钢绞线，布置时间排距定为2000×2000mm，托盘选取材料为钢板，规格为400×400×15，在切眼的正中以及左右位置都需要采取装有6节树脂药卷的锚索，锚索与迎头之间的距离必须小于30m，锚杆顶部安装规格为3700×1000mm的金属网，在巷道还需要安装网格在50×50mm的塑钢网，最终成巷后宽7400mm，包括8根锚杆、4排量帮锚杆、3排锚索以及1排单体液压支柱。在施工中需要注意的是金属网必须保证有100m双股铅丝搭接，木锚杆的预紧力必须大于30kN，为及时发现巷邦的变化，施工中一定要做好数据记录。

3 支护效果和经济效益分析

从综采工作面大断面切眼锚杆锚索联合支护技术的支护效果分析，此技術充分利用了岩体的承载能力，能够及时的控制顶板下沉量，另外锚索支护技术充分弥补了锚杆的不足之处，大大增强了锚杆的承载能力，同时也保证了岩层在施工中的稳定性，增加煤矿的安全性。从锚杆锚索本身来讲，构件简单，便于运输和操作，在施工中，减少了运输环节和工人的劳动强度，短掘短锚消除了空顶作业，增加工人的劳动安全性。比起常规的架棚支护技术而言，每架支架的就位时间可提前约60min，依照每天安装9架而言，安装速度整整提高了40%，工期可提前约10天。对于生产环境而言，这种联合支护技术使得通风阻力下降约10%，巷道断面利用率提高20%，明显改善了生产环境。

从经济效益角度来看，首先锚杆锚索联合支护技术所用材料能够极大地节省工字钢、金属单体柱以及坑木等的使用，依照市场价格进行计算，锚杆锚索联合支护技术成本价在320元/m，依照复用4次进行计算，工字钢棚支护成本460元/m，从此可以看出，锚杆锚索联合支护技术能够节省出大笔的资金，具有很大的经济效益。

4 结束语

综上所述，文章主要以具体工程为例，说明综采工作面大断面切眼锚杆锚索联合支护技术的施工工艺和安全性经济效益等效果，随着科技的不断进步，对于综采工作面切眼支护问题还会有更加科学的支护技术，这些研究还需要更多的人去努力。

参考文献

[1]熊苡，崔义，徐进等.三软煤层大断面综采开切眼一次成巷支护技术研究[J].煤炭工程，2013，15（1）：37-39.

[2]魏世义.深井破碎顶板大断面开切眼支护参数优化研究[J].煤炭科学技术，2013，41（4）：28-31，35.