托頂煤、軟巖頂板大斷面錨索網(wǎng)支護(hù)的應(yīng)用

      照金煤礦位于陜西銅川市耀州區(qū)照金鎮(zhèn)后溝村，井田面積約14.3km2，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為180萬噸/年。該礦采用綜放采煤工藝，由于切眼斷面較大，巷道頂板又為較破碎的煤頂及軟巖，這給礦井的生產(chǎn)帶來了較大的困難和安全隱患。為解決這一支護(hù)問題，照金煤礦多次與科研院所合作研究，并根據(jù)井下實(shí)際情況，采用先進(jìn)的錨索網(wǎng)支護(hù)方式，獲得良好支護(hù)效果。本文以照金煤礦104切眼施工為例，就托頂煤、軟巖頂板大斷面錨索網(wǎng)支護(hù)進(jìn)行探討。

　　1地質(zhì)條件

　　1.1 煤層特征

　　照金煤礦主采煤層為42煤層，煤層厚度2.65～16.40米，平均厚度8.28米，煤層傾角4°～13°，屬較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)簡單-復(fù)雜的可采煤層，一般含1-2夾矸，最多可達(dá)9層，夾矸巖性多為泥巖、炭質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖及粉砂巖。

　　1.2 圍巖性質(zhì)

　　偽頂：偽頂為炭質(zhì)泥巖，厚度較薄，一般小于0.4m。直接頂：直接頂為粉砂巖，厚度1.2～2.2m，黑色，水平～緩波狀層理，泥質(zhì)膠結(jié)，較致密，稍硬，夾薄層炭質(zhì)泥巖及煤線，含少量植物化石及黃鐵礦結(jié)核。老頂：老頂為中細(xì)粒砂巖，厚度6～8m，灰白色，厚層狀，成分以石英、長石為主，層面含白云母碎片，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，較致密堅(jiān)硬，夾薄層泥巖及煤線，泥巖具滑面，屬Ⅱ級(jí)頂板。直接底：直接底為炭質(zhì)泥巖，一般厚度1.3m，黑色，塊狀，水平紋理，較軟，稍具滑面，含黃鐵礦結(jié)核。老底：老底為泥巖，一般厚度4.5m，深灰～灰色，水平紋理，稍軟，局部呈團(tuán)塊狀，稍具滑面。

　　1.3 水文地質(zhì)

　　根據(jù)礦井水文地質(zhì)類型劃分報(bào)告，照金煤礦由于在回采過程中出現(xiàn)過砂巖含水層突水、頂板突水潰砂等事故，照金煤礦水文地質(zhì)類型重新劃分為“復(fù)雜”類型，但根據(jù)礦井涌水量計(jì)算結(jié)果，礦井正常涌水量為58.66 m3/h，最大涌水量65.49 m3/h，礦井涌水量屬于“簡單”，并且該礦在掘進(jìn)施工中，受裂隙水、采空積水影響，涌水形式以煤層頂板滴水、淋水為主，次為底板滲水，一般涌水量不大。

　　2支護(hù)方案及施工工藝分析

　　2.1 支護(hù)方案

　　技術(shù)特征：切眼設(shè)計(jì)長度150m，斷面形狀為矩形，寬度8.2m，高度3.4m，斷面27.88m2。

　　技術(shù)參數(shù)：根據(jù)極限自穩(wěn)隱形拱理論，切眼采用錨桿+錨索支護(hù)。頂錨桿及非工作面幫錨桿均選Ф18mm×2400mm左旋高強(qiáng)螺紋鋼錨桿，每個(gè)錨桿孔使用1個(gè)K2360和1個(gè)Z2360樹脂錨固劑，經(jīng)計(jì)算錨固長度在1380mm左右，螺紋鋼錨桿間距900mm。工作面?zhèn)瘸蹙蚣岸螖U(kuò)巷幫錨桿采用Ф40mm×1800mm木錨桿，間距800mm。錨索采用Ф17.8mm×6500mm和Ф17.8mm×11500mm鋼絞線，每個(gè)錨索眼使用2個(gè)K2360和2個(gè)Z2360樹脂錨固劑，錨固長度2700mm，錨索布置方式為6+3+6。為了保持圍巖的完整性，利用鐵絲網(wǎng)可以限制錨桿之間錐形區(qū)圍巖使其保持原位不動(dòng)，在施工中用12號(hào)鐵絲編制的菱形鐵絲網(wǎng)，鐵絲網(wǎng)規(guī)格為10000×1000mm。錨索網(wǎng)支護(hù)排距750mm。

　　施工工藝：

　　掘進(jìn)層位：切眼沿42煤掘進(jìn)，留底煤500mm，上部托頂煤。掘進(jìn)方式：采用綜掘機(jī)倒“S”法割煤掘進(jìn)，兩次掘進(jìn)成巷，首先掘進(jìn)非工作面?zhèn)鹊囊话耄淮尉蜻M(jìn)150m，然后綜掘機(jī)退回至切眼口掘進(jìn)余下的一半，最終達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸。運(yùn)輸：工作面矸石（煤）使用轉(zhuǎn)載機(jī)、溜子及皮帶運(yùn)至采區(qū)主煤倉。臨時(shí)支護(hù)：當(dāng)掘進(jìn)夠尺寸及距離（750mm）后，將鐵絲網(wǎng)連好、鋪開、拉展，再用液壓單體柱頂起頂托梁，進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。錨索網(wǎng)支護(hù)：首先施工頂部錨桿及錨索，然后施工幫錨桿。

　　2.2 施工質(zhì)量管理

　　由于切眼頂板為較破碎的煤頂及軟巖頂板，且斷面較大，如果掘進(jìn)過程中支護(hù)不到位，容易造成頂板離層或冒頂事故，因此，施工過程中必須加強(qiáng)質(zhì)量管理和巷道圍巖位移觀測。

　　第一，控制巷道斷面成形，嚴(yán)禁出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，如果巷道超挖必須補(bǔ)打錨桿或錨索。第二，嚴(yán)控支護(hù)質(zhì)量，嚴(yán)控錨桿、錨索打眼深度，嚴(yán)禁打深或打淺，注樹脂錨固劑前，必須將眼內(nèi)粉塵吹凈。第三，按要求對(duì)施工現(xiàn)場錨桿、錨索進(jìn)行錨固力檢測，對(duì)不合格的錨桿錨索必須進(jìn)行補(bǔ)打。第四，對(duì)于頂板破碎或壓力較大區(qū)段，應(yīng)合理調(diào)整支護(hù)參數(shù)或調(diào)整支護(hù)方案。第五，加強(qiáng)頂板管理，按規(guī)定要求安裝頂板離層檢測儀，并做好記錄和分析。

　　2.3 施工注意事項(xiàng)

　　第一，切眼施工時(shí)間，特別是二次擴(kuò)巷的時(shí)間，必須根據(jù)工作面安裝接續(xù)時(shí)間組織生產(chǎn)，防止出現(xiàn)切眼施工結(jié)束后由于停放時(shí)間過長，造成巷道頂板下沉或底板底鼓，這樣不僅增加巷道維護(hù)量，也給安全管理造成一定的壓力。第二，二次擴(kuò)巷時(shí)，距切眼巷道中心1200mm處必須打設(shè)兩排液壓單體支柱，距非工作面?zhèn)纫慌啪o跟擴(kuò)巷工作面，另一排緊跟轉(zhuǎn)載機(jī)，單體支柱打設(shè)初撐力必須符合規(guī)程要求，嚴(yán)禁使用工作面靜壓水打設(shè)單體，單體排距1500mm。第三，工作面頂板淋水時(shí)，頂板必須鋪雙網(wǎng)（鋼筋網(wǎng)加鐵絲網(wǎng)），防止頂板出現(xiàn)吊包或鐵絲網(wǎng)銹蝕漏頂。第四，工作面切眼單體支柱在安裝支架前拆除，拆除前必須確認(rèn)頂板壓力情況。第五，工作面打錨索眼時(shí)，必須根據(jù)頂板錨固點(diǎn)巖性確認(rèn)錨索長度，保證錨索錨固點(diǎn)位于較堅(jiān)硬的粉砂巖或中細(xì)粒砂巖中，如果錨索眼出水，必須增加錨索錨固劑數(shù)量，以確保錨固質(zhì)量。

　　2.4 施工方案分析

　　對(duì)于大斷面軟巖頂板，采用錨網(wǎng)索支護(hù)具有較大的優(yōu)點(diǎn)：

　　第一，使用錨索網(wǎng)支護(hù)，由于所用的材料重量輕、體積小、易操作，從而降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工效，加快了掘進(jìn)速度。第二，錨索網(wǎng)支護(hù)通過懸吊、組合、強(qiáng)化等作用原理形成自穩(wěn)拱，變荷載為承載體，有效地控制圍巖的變形，抑制頂板的下沉，確保巷道的穩(wěn)定性和安全性。第三，有利于二次擴(kuò)巷施工，縮短大斷面暴露時(shí)間，有利于頂板管理及巷道維修量控制。

　　3結(jié)語

　　托煤頂、軟巖頂板大斷面錨索網(wǎng)支護(hù)在照金煤礦104切眼的成功應(yīng)用，對(duì)照金煤礦大斷面支護(hù)方式具有重大意義，同時(shí)也證明了錨索網(wǎng)支護(hù)能夠在軟巖頂板條件達(dá)到支護(hù)要求，為今后軟巖頂板大斷面采用錨索網(wǎng)支護(hù)技術(shù)提供依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。