大采高綜采工作面切眼大斷面支護(hù)技術(shù)

[摘 要]大斷面切眼成巷的關(guān)鍵是支護(hù)技術(shù) ，總結(jié)了特大斷面成巷掘進(jìn)工藝及頂板支護(hù)技術(shù)的先進(jìn)做法和成功經(jīng)驗(yàn)。

　　同煤集團(tuán)某礦于2009年6月裝備 了一套6 ．2m 大采高綜采設(shè)備，根據(jù)設(shè)備配套要求 ，按照先擺支架后穩(wěn)輸送機(jī) 、上采煤機(jī)的順序進(jìn)行切眼設(shè)備安裝。這就使切眼斷面一次達(dá)到寬 ×高=8400m m ×4050r a m 的要求。寬斷面一次成巷最關(guān)鍵是頂板控制技術(shù)。論文聯(lián)盟w ww ．LW LM ．cor n 編輯。

1 工作面概況

　　大采高首采工作面Y 120202位于2# 煤層 12采區(qū) ，總走向長(zhǎng)度3720m ，工作面傾斜長(zhǎng)350m ，煤厚6．85～7．37m ，平均厚7．0m ，煤層傾角3?！?4。，平均為8。。2# 煤層偽頂巖性為泥巖，直接頂巖性為粗砂巖，老頂為粉砂巖。

2 切眼施工工藝

2．1 掘進(jìn)工藝

(1)受掘進(jìn)條件的限制，84(~)m m 寬的切眼不可能一次掘夠?qū)挾?。采用先?dǎo)硐施工47(~)rn m 寬，成巷后再擴(kuò)幫370r a m 寬的方式。采用A BM 20S型掘錨機(jī)及配套設(shè)備施工。使用A B M 20S型掘錨機(jī)來完成割煤和裝煤及臨時(shí)支護(hù)、永久支護(hù)工序，破碎機(jī)破碎、轉(zhuǎn)運(yùn)。具體為 ：每次掘進(jìn)前，司機(jī)將掘錨機(jī)調(diào)整到巷道前進(jìn)方向的中間位置，按由左向右，由上向下的順序割煤，逐步擴(kuò)大到設(shè)計(jì)斷面的要求 循環(huán)截割深度不大于1000mm 。截割下的煤落在裝煤鏟板上 ，同時(shí)圓盤耙桿連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，將煤炭裝入 中部運(yùn)輸機(jī)，運(yùn)輸機(jī)再將落煤轉(zhuǎn)載至破碎機(jī)處 ，再利用帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至運(yùn)輸大巷處的帶式輸送機(jī)上。采用掘錨機(jī)自帶頂護(hù)板完成臨時(shí)支護(hù)，最大控頂距離為23(~mm ；每一循環(huán)截割完畢后施工人員將鋼筋網(wǎng)及鋼帶放在頂板液壓支撐架橫梁上 ，然后靠?jī)蓚€(gè)液壓缸頂起液壓支撐架到頂板。兩個(gè)尾部液壓穩(wěn)定架缸穩(wěn)定住掘錨機(jī) ，并且輔助支撐頂板。在液壓缸頂起液壓支撐架到頂板的同時(shí)，錨桿機(jī)開始永久支護(hù)工作。截割結(jié)束并進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)后，開始進(jìn)行頂、幫永久支護(hù)。頂錨桿及兩幫最上兩排錨桿緊跟迎頭，兩幫錨桿中最下兩排錨桿滯后迎頭不得超過15m 。錨索永久支護(hù)滯后工作面迎頭不得超過30m 。

(2)在距離47(W)m m 導(dǎo)硐成巷施工50m 之后(綜掘機(jī)滯后掘錨機(jī)的距離不小于50m )，采用S150J型綜掘機(jī)進(jìn)行3700r a m 的擴(kuò)幫施工 ，采用由下向上左右循環(huán)截割。通過綜掘機(jī)二運(yùn)皮帶將渣運(yùn)輸至切眼導(dǎo)硐掘進(jìn)使用的刮板輸送機(jī)運(yùn)出。采用金屬前探梁(1．5寸和2寸的鋼管各三根 ，每根5 ．0m ，巾20m m 的圓鋼三根 ，每根長(zhǎng)500m m ，卡子6個(gè) ，每個(gè)前探梁2個(gè))臨時(shí)支護(hù) ，循環(huán)進(jìn)度為150r a m (兩片網(wǎng))，最大控頂距離為800m m 。截割結(jié)束并進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)后，開始進(jìn)行頂、幫永久支護(hù)。錨索永久支護(hù)滯后迎頭不超過30m 。

2 2 頂板控制

(1)支護(hù)形式

　　采用“錨網(wǎng)+鋼帶+錨索”聯(lián)合支護(hù)。支護(hù)材料為頂板采用螺紋鋼錨桿、工作面推進(jìn)方向煤幫采用玻璃鋼錨桿錨桿、擴(kuò)幫側(cè)老空煤幫采用圓鋼錨桿、鋼絞線錨索、鐵托板、槽鋼托梁、金屬 網(wǎng)、木托板，塑鋼網(wǎng)。第1次導(dǎo)硐掘： ~ 4700m m 寬巷道時(shí)，巷幫布置 咖20 ×2000m m 的玻璃鋼錨桿，間排距為1000 ×1000m m ，每根錨桿安裝2節(jié) 35 ×35ornm 樹脂藥卷 }頂板采用牽20 ×2500m m 的螺紋鋼樹脂錨桿 ，錨桿間排距為750 ×750r a m ，每根錨桿安裝4節(jié) 中23 ×350m m 樹脂藥卷 ，每根錨桿使用一塊150 ×150×10r a m 鐵托板。第二次切眼寬度擴(kuò)夠后 ，擴(kuò)幫側(cè)老空煤幫使用 由18×1800mm 圓鋼錨桿 ，間排距為1000×800r a m ，每根錨桿安裝2節(jié) 35×350r a m 樹脂藥卷，每根錨桿使用一塊400×200×5 p木托板配合一塊50×150×10r a m 鐵托板；頂板采用 中20×2500r a m 的螺紋鋼樹脂錨桿 ，錨桿間排距為750 ×750r a m ，每根錨桿安裝4

節(jié) 23 ×350m m 樹脂藥卷 ，每根錨桿使用一塊150 ×150×10m m 鐵托板。錨索為 17．8m m (1×7)鋼絞線長(zhǎng)8300mm ，錨索間排距為2000 x 2000m m ，錨索托梁長(zhǎng)度為2400m m ，在切眼正中和左右各2OOOrarn： ~b打錨索 ，錨索間排距為2000×2OOOm m ，錨索托梁長(zhǎng)度為4400m m ，每根錨索裝6節(jié) 中23 ×700m rn／ ~脂藥卷 ；2400m m 的錨索托梁支護(hù)距離迎頭不超過30m ，4~ 0m m 的錨索托梁支護(hù)距離迎頭不超過50m 。金屬網(wǎng)規(guī)格為3700 ×900r a m (網(wǎng)格150 ×150r a m 的鋼筋網(wǎng)， 6．5m m 圓鋼加工而成)，頂部每排錨桿壓一根鋼帶，鋼帶為 18圓鋼焊接加工而成 ，長(zhǎng)度3700m m ；巷道擴(kuò)幫側(cè)老空煤幫掛設(shè)塑鋼網(wǎng)，網(wǎng)子為15m ×2 ．5m ，網(wǎng)格50 ×50r a m 。在巷 中支設(shè)l排單體液壓帶帽點(diǎn)柱 ，間距為1000m m 。最終

成巷后巷寬8400m m ，總支護(hù)布置為 ：頂板錨桿12排、兩幫錨桿各 E、錨索7排、單體液壓支柱1排 。

(2)支護(hù)機(jī)理

　　導(dǎo)硐每掘進(jìn)2．3m 后采用錨桿進(jìn)行及時(shí)支護(hù)，擴(kuò)幫每掘進(jìn)1．8m N ． ~ 用錨桿進(jìn)行及時(shí)支護(hù) ，頂板短時(shí)暴露尚未下沉或未出現(xiàn)離層時(shí)就及時(shí)安裝上錨桿，進(jìn)行懸吊、擠壓加固，保持了淺部頂板的完整性及相對(duì)穩(wěn)定性。錨索支護(hù)彌補(bǔ)了錨桿長(zhǎng)度的不足，預(yù)應(yīng)力大，承載能力強(qiáng)。其實(shí)質(zhì)就是把錨索深入到深部穩(wěn)定巖石中，對(duì)被加固的巖體預(yù)先施加壓應(yīng)力，限制巖體的松動(dòng)變形，從而保持圍巖穩(wěn)定。論文聯(lián)盟w w w ．L W LM ．cor n 編輯。當(dāng)錨桿支護(hù)形成的壓縮圈厚度小于松動(dòng)圈厚度時(shí)，錨桿支護(hù)的懸吊作用減弱 ，頂板會(huì)離層脫落。再采用預(yù)應(yīng)力錨索補(bǔ)強(qiáng)加固，錨索長(zhǎng)度大、預(yù)應(yīng)力高、快速承載能力強(qiáng) ，形成壓縮圈厚度大，在較大預(yù)應(yīng)力的作用下，把上部穩(wěn)定巖層和下部組成的巖層梁再組合在一起 ，每根錨索周圍形成的壓縮區(qū)域彼此重疊，在復(fù)合頂板中形成一個(gè)厚度更大的均勻連續(xù)壓縮帶，各巖層面互相擠壓，層面摩擦大大增加，使復(fù)合頂板形成拱梁，從而有效的提高了頂板的整體性 、穩(wěn)定性 ，加強(qiáng)了頂板的 自承能力。

3 支護(hù)效果和 經(jīng)濟(jì) 分析

　　過去，羊場(chǎng)灣礦在圍巖應(yīng)力集中、頂板破碎的巷道中均采用錨桿加鋼棚支護(hù)，支護(hù)費(fèi)用高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大 ，工序復(fù)雜 ，單進(jìn)低。近幾年來，根據(jù)頂板賦存條件開始大面積推廣錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)替代鋼棚等支護(hù)形式。到目前為止，所有掘進(jìn)巷道全部采用這種支護(hù)形式，覆蓋面達(dá)100％。

(1）堋 錨 網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)，每米巷道支護(hù)費(fèi)用降低1000多元，每年節(jié)約支護(hù)費(fèi)用近4000多萬元，創(chuàng)造了客觀的經(jīng)濟(jì)效益。

(2)用錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)，其運(yùn)輸量 、運(yùn)輸環(huán)節(jié)及消耗量少，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。短掘短錨做到及時(shí)支護(hù)，消除了空頂作業(yè) ，改善了安全環(huán)境，帶來顯著的社會(huì)效益。

(3)用錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)，巷道斷面利用率提高17％，通風(fēng)阻力下降10％，明顯的改善安全生產(chǎn)環(huán)境

4 結(jié)論

(1)在34 .03m 2 的特大斷面切眼的掘進(jìn)工藝過程中，最難的是支護(hù)技術(shù)。利用錨桿 、錨索聯(lián)合支護(hù)形式是最好的一種選擇。錨索長(zhǎng)度大、預(yù)應(yīng)力高、快速承載能力強(qiáng)，不占巷道空間。既能滿足支護(hù)強(qiáng)度要求，又能保證安裝設(shè)備時(shí)不受支護(hù)影響。

(2)大采高工作面除切眼外的其它巷道，如順槽、盤區(qū)等大斷面巷道的支護(hù)均采用錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)形式。從切眼來看，從巷道開掘到設(shè)備安裝結(jié)束的4個(gè)月時(shí)間里 ，巷道頂板沒有出現(xiàn)大量下沉或冒頂事故。從工作面開采過程來看，現(xiàn) 已推進(jìn)了1400多米，兩順槽超前段采用較簡(jiǎn)單的超前維護(hù)即可保持頂板完整、無明顯下沉。由此證明，所選錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)形式，規(guī)格 、參數(shù)等均能滿足現(xiàn)有頂板管理要求 ，這種支護(hù)技術(shù)是非常成熟有效的，值得全面大力推廣。