冲击性厚煤层工作面大断面切眼支护技术研究

2014-08-31刘洛嘉杨超峰

山东工业技术 2014年21期

刘洛嘉,杨超峰

（河南大有能源常村煤矿,河南义马 472300）

河南能源义煤公司耿村煤矿随着开采深度的延深，目前，工作面距离F16逆冲断层越来越近，导致巷道围岩变形不断增大，矿山压力显现明显，目前的支护体系难以有效的控制围岩变形[1-3]。目前，该矿12230工作面切眼毛断面35.5m2，净效断面27.4m2，断面较大，受断层影响，以前采取的以被动支护为主的支护体系，不但不能有效控制切眼变形，且材料消耗大，不能达到节支降耗的目的。所以，对针对复杂地质条件下大断面切眼的支护进行研究，科学确定有效的支护方式，对解决支护难题及矿井节支降耗都具有重要意义。

1 工程概况

12230工作面上下巷位于西二采区东翼，2-3煤轨道下山和皮带下山东侧，工作面平均采深近520m。走向长度1010m，倾斜长200m，煤层倾角8°～12°。煤层顶板为泥岩、砂质泥岩、细砂岩互层，厚度37m～42m,并且存在平均厚度为70m的砂砾岩层；煤层直接底为煤矸互叠层，灰黑色易碎，具有光滑镜面，偶有炭化植物化石碎片。断面为拱形，巷道上净宽7500mm，下净宽8500mm，净高3760mm，掘宽9500mm，掘高4210mm，毛断面35.5m2，净效断面27.4m2，如图1所示。

图1 12230切眼支护示意图

2 原切眼支护存在的问题分析

切眼原采用锚网索 +36U半圆拱棚+液压抬棚支护，以被动支护为主，其中锚杆采用右旋全螺纹钢锚杆，直径22mm，长度2.5m，锚索直径为17.8mm低松弛钢绞线锚索，锚杆间排距700×700mm，锚索间排距1500×1500mm，该种支护方式存在以下问题：

（1）工程围岩环境差，巷道维护困难，在这种复合支护方式支护效果不理想，围岩变形量大，破坏严重，锚杆、锚索支护体系严重破坏。

（2）锚杆锚索预紧力偏低。锚杆预紧力仅有5t。且采用手动锚索张拉机具，有时施工质量不达标，预紧力不够，达不到主动支护的要求。

3 支护方案优化

切眼采用综掘机掘进，一次成巷。在采用锚网索+W钢带+36U半圆拱棚+液压抬棚支护符合支护体系，每排共使用锚杆21根，锚杆采用采用Φ22×2500mm无纵筋锚杆，每个孔装一节ZSCK2340和一节ZSCK2350型树脂药卷；锚杆间排距0.7×0.7m，锚杆角度不小于75°，间排距误差不超过±100mm，锚杆的托盘紧贴煤壁，空隙大时铁托盘里加木托盘，螺丝不准松动，锚杆外露长度为10-40mm。

锚索采用Φ17.8×6000mm的钢绞绳，每排7根，间排距为1.2×1.4m，误差保证在±100mm范围内；两侧锚索与竖直方向成30°夹角，锚索外露长度为150-250mm，锚索的钻孔方向要达到钻孔轴线与设计轴线的偏差角≤3°，锚索安装深度不小于设计值的95%（设计安装深度为5700mm），锚索预应力最小值不得小于设计的90%，锚索设计锚固力不得小于200kN，预紧力不小于150 kN，锚索张拉机具检测值为26.5Mpa。锚索托盘为0.5m长的36U型钢压扁，每个锚索钻孔安装4节树脂药卷，ZSCK2340两节在里，ZSCK2350两节在外，药卷搅拌时间为15秒。沿切眼方向下端头5m段打设8m长锚索，切眼剩余段打设6m长锚索。

4 切眼支护效果分析

在切眼内每30m布置一个表面位移观测站，共布置3个观测分站，采用十字交叉法统计切眼顶底板及两帮位移移近量，如图2所示，通过对观测数据统计分析：切眼顶底板及两帮的位移随着开挖时间逐渐增大，但随着迎头距观测站位置越来越远，切眼在17天以后变形趋于稳定，顶底板相对位移最大为80mm，切眼两帮为90mm，切眼变形得到有效控制。