錨網(wǎng)索鋼筋梯聯(lián)合支護(hù)在大斷面煤巷中的應(yīng)用

王現(xiàn)偉，王軍輝

（河南大有能源股份有限公司 常村煤礦，河南 義馬472300）

1 基本情況

常村煤礦23區(qū)回風(fēng)巷承擔(dān)23區(qū)的回風(fēng)、運(yùn)料任務(wù)，沿2－3煤頂板掘進(jìn)，頂板穩(wěn)定。煤層為侏羅系中統(tǒng)下段義馬組2－3煤，煤類(lèi)為長(zhǎng)焰煤，煤塵具有爆炸性，爆炸指數(shù)48.33%。煤層容易自燃，自然發(fā)火期15～30天。巷道走向?yàn)?15°～130°，傾向SW，傾角8°～15°，一般10.5°。本巷道所在區(qū)段地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單。本巷道位于21采區(qū)三條下山東翼，上部為110大巷煤柱，下部為已采畢的2101工作面，東部為23采區(qū)。采深380m，所采煤厚14.1～16.9m，黑色，上半部以半亮型塊狀硬質(zhì)煤為主，下半部為半暗型煤，含多層夾矸，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。直接頂為細(xì)砂巖、泥巖，厚1.0～8.0m，上部致密堅(jiān)硬，不易垮落。

2 支護(hù)原理

針對(duì)23區(qū)回風(fēng)巷地質(zhì)狀況和周?chē)鷳?yīng)力情況，在23區(qū)運(yùn)煤巷采用大斷面錨網(wǎng)索鋼筋梯、鋼絲繩支護(hù)技術(shù)。

采用錨網(wǎng)（索）支護(hù)為核心、配以鋼筋梯、鋼絲繩為筋骨的主動(dòng)支護(hù)方式，兼具了大斷面和主動(dòng)支護(hù)的鮮明特點(diǎn)，能夠充分發(fā)揮錨網(wǎng)（索）的主動(dòng)支護(hù)作用。先采用加長(zhǎng)錨桿、錨索主動(dòng)加固圍巖支護(hù)，形成一層有效的組合加固拱，充分發(fā)揮圍巖自身的承載能力；沿巷道輪廓方向布置5根鋼筋梯，沿巷道走向以拱頂為中心均勻向兩幫打設(shè)5根鋼絲繩，鋼筋梯與鋼絲繩呈 “十字”交叉型，形成密集支護(hù)，增大了巷道頂板強(qiáng)度，以達(dá)到主動(dòng)與被動(dòng)支護(hù)相結(jié)合，錨網(wǎng)（索）主動(dòng)支護(hù)為主，鋼筋梯、鋼絲繩被動(dòng)支護(hù)為輔，減緩了巷道變形；變端錨為全長(zhǎng)錨固，提高了錨桿的錨固力，從而增強(qiáng)圍巖的自身承載能力，保持圍巖穩(wěn)定性。錨網(wǎng)索鋼筋梯、鋼絲繩支護(hù)提高了巷道的整體支護(hù)強(qiáng)度，減少了無(wú)效利用斷面，延長(zhǎng)了巷道使用周期。后期采取“松幫卸壓”等技術(shù)管理手段進(jìn)行巷道維護(hù)，從而可以不斷完善支護(hù)體系，確保巷道的支護(hù)效果。

3 聯(lián)合支護(hù)設(shè)計(jì)

1）錨網(wǎng)（索）支護(hù)斷面采用斜墻半圓拱斷面，錨網(wǎng)規(guī)格：下寬6.6m，拱基線處凈寬6.0m，凈高4.6m（直墻高1.6m），錨網(wǎng)斷面24.2m2。

2）頂、幫全斷面鋪設(shè)菱形金屬網(wǎng)，拱頂打Φ22mm×2600mm鋼筋錨桿，間排距600mm×700mm，每根頂錨桿配2390樹(shù)脂藥卷一套（K2350一支，CK2340一支）；兩幫打Φ20mm×2500mm全螺紋鋼筋錨桿，間排距600mm×700mm，每根幫錨桿配Z3550樹(shù)脂藥卷一支。順巷道輪廓方向配鋼筋梯支護(hù)，鋼筋梯由5節(jié)組成，每節(jié)長(zhǎng)2.5m，搭接長(zhǎng)度為100mm，中間一根位于正頂部，其余4節(jié)分別位于兩幫均勻布置。順巷道走向按照錨桿間排距分別布置5根鋼絲繩，鋼絲繩每根長(zhǎng)5m，確保頂板形成密集支護(hù)，拱頂加打Φ17.8mm×6000mm錨索，兩幫加打Φ17.8 mm×8000mm錨索加固，頂板每排5根，兩幫每排2根，錨索位置：先打頂板中間錨索，然后以中間錨索為準(zhǔn)向兩邊打設(shè)，錨索間排距均為1500m×1400m，所有錨索要垂直巷道輪廓線打設(shè)，每根錨索配2390樹(shù)脂藥卷（1節(jié)CK2340，2節(jié)Z2350），每根錨索配二塊方形鋼板托盤(pán)，規(guī)格分別為：300mm×300mm×10mm和200mm×200mm×10mm，先上大托盤(pán)再上小托盤(pán)。

4 施工工藝及技術(shù)要求

4.1 施工工藝

（1）煤炭破、裝、運(yùn)。23區(qū)運(yùn)煤巷采用EBZ—160型煤巷掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，掘進(jìn)機(jī)破煤、裝煤、運(yùn)煤，煤炭經(jīng)掘進(jìn)機(jī)到QZP－160型轉(zhuǎn)載皮帶，經(jīng)23區(qū)運(yùn)煤巷一部SSJ－1000／320S型伸縮帶式輸送機(jī)到21強(qiáng)力皮帶，為保證巷道成型完整，施工期間根據(jù)頂幫煤墻情況，必要時(shí)嚴(yán)禁用綜掘機(jī)割煤，采用炮掘、人工手鎬或風(fēng)鎬剔進(jìn)施工。

（2）截割方式。掘進(jìn)機(jī)采用倒“S”形線路截割煤壁，首先由掘進(jìn)機(jī)截割頭在巷道左下方掏槽，槽深0.6m，掏好后懸臂平移至巷道右側(cè)，然后懸臂上抬0.5m左右再向左截割，如此反復(fù)直至截割全斷面，最后刷幫壁完成全斷面。

（3）掘進(jìn)工藝流程。割煤、出煤、運(yùn)料同時(shí)進(jìn)行→處理拱頂規(guī)格→敲幫問(wèn)頂→打頂錨桿、錨頂網(wǎng)、打錨索→用掘進(jìn)機(jī)出煤→處理兩幫規(guī)格→打幫錨桿、錨幫網(wǎng)及交接班。

（4）錨網(wǎng)支護(hù)。掘進(jìn)機(jī)割煤、運(yùn)煤完成后，必須先及時(shí)剔除頂、幫活矸活煤、鋪?lái)斁W(wǎng)，然后及時(shí)打頂錨桿（索）支護(hù)，頂板錨網(wǎng)后鋪兩幫金屬網(wǎng)，打兩幫錨桿、錨幫網(wǎng)。錨網(wǎng)作業(yè)順序和原則：先拱頂后兩幫、由外向里、自上而下、錨網(wǎng)作業(yè)人員禁止在空頂下作業(yè)，確保人員安全。

4.2 施工技術(shù)要求

巷道掘進(jìn)時(shí)綜掘機(jī)要盡量保證巷道成型，為實(shí)施錨桿等主動(dòng)支護(hù)創(chuàng)造有利條件；保證錨桿孔的傾斜角度和孔深，錨桿孔應(yīng)與煤層主層面斜交，角度應(yīng)在20°以上，切忌與煤層主層面平行；錨桿錨固力：頂錨桿7t，幫錨桿4t；錨桿托盤(pán)必須壓緊鋼筋梯，未接觸煤層面部分必須墊實(shí)。錨桿位置按規(guī)程要求精確定位，前后成行，上下成排，金屬網(wǎng)片鋪平伸展，鋼絲繩拉直漲緊，并用錨桿壓牢，保證整體質(zhì)量良好。

5 支護(hù)效果分析

為全面獲得巷道穩(wěn)定情況，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合理，考察巷道支護(hù)效果，對(duì)巷道圍巖變形、錨桿錨固力等指標(biāo)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

5.1 巷道圍巖變形監(jiān)測(cè)

（1）測(cè)點(diǎn)布設(shè)：在掘進(jìn)機(jī)后每5m布設(shè)一個(gè)測(cè)站，每個(gè)測(cè)站布設(shè)3個(gè)測(cè)點(diǎn)：兩幫距底板100mm處各布置一個(gè)A點(diǎn)和B點(diǎn)，巷道頂板正中位置布設(shè)一個(gè)C點(diǎn)。每次觀測(cè)A、B之間的距離AB和C點(diǎn)到AB的垂直距離OC（見(jiàn)圖1）。

圖1 巷道圍巖變形監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布設(shè)示意

（2）監(jiān)測(cè)結(jié)果分析：巷道圍巖變形監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。由表1可知，巷道施工以后20天內(nèi)兩幫和頂板至AB線最大移近量分別為140mm和62mm，巷道變形在20天以后基本穩(wěn)定，變形量極小，且試驗(yàn)段并未發(fā)生明顯的變形、裂縫、斷裂現(xiàn)象，也未出現(xiàn)斷錨桿和退索等異常情況，支護(hù)效果良好，實(shí)際效果見(jiàn)圖2。

圖2 巷道施工實(shí)際效果

表1 圍巖變形實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)記錄

5.2 錨桿錨索錨固力監(jiān)測(cè)

（1）錨固力測(cè)試不作破壞性試驗(yàn)，當(dāng)拉拔加載至設(shè)計(jì)錨固力的90%即可停止。

（2）試驗(yàn)巷道每10m巷道抽查6根錨桿，其中頂錨桿和幫錨桿各3根。所有錨桿錨固力達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

6 經(jīng)濟(jì)效益分析

錨網(wǎng)索鋼筋梯、鋼絲繩支護(hù)與錨網(wǎng)索架36U拱型支架復(fù)合支護(hù)相比，在巷道有效凈斷面相同的情況下，掘進(jìn)斷面減小了8m2，提高了斷面利用率，并且不架拱型支架，勞動(dòng)強(qiáng)度低，支護(hù)材料費(fèi)用減少。根據(jù)支護(hù)成本核算，采用錨網(wǎng)索架36U拱型支架復(fù)合支護(hù)每米巷道成本約為11046元，而采用錨網(wǎng)索鋼筋梯、鋼絲繩支護(hù)每米巷道成本約為3876元，暫不考慮二次修護(hù)的成本，每米可節(jié)約7170元材料費(fèi)，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。