三軟煤層“四高一讓”支護(hù)技術(shù)

孫暉

【摘 要】本文針對深井三軟煤層，研究應(yīng)用了“四高一讓”組合支護(hù)體系，有效控制了深井三軟煤層巷道變形。

【關(guān)鍵詞】深井；三軟煤層；沿空送巷；四高一讓

1 頂?shù)装寮懊簩訋r性及物理力學(xué)性質(zhì)

單縣煤田主采（3上）煤層埋藏深（-600～-1200m之間）。礦井開采時地壓大、支護(hù)相對困難，工作面兩巷道支護(hù)采用普通錨網(wǎng)支護(hù)，頂板下沉、兩幫移近量較大。

煤層直接頂板為細(xì)砂巖、粉砂巖和泥巖，3（3上）煤層底板為泥巖、粉砂巖或砂質(zhì)泥巖。泥巖則屬于不穩(wěn)定頂板。煤層軟，節(jié)理裂隙發(fā)育（普式硬度系數(shù)只有0.15），對3102軌道順槽3煤層頂?shù)装迕?、巖試樣的力學(xué)性質(zhì)測定表明，煤層單向抗壓強(qiáng)度平均值為1.56Mpa，頂板巖石單向抗壓強(qiáng)度為32.47Mpa，底板巖石單向抗拉強(qiáng)度為18.09Mpa，3煤層屬于典型的“三軟”煤層。

3102工作面順槽煤層傾角平均20°、留設(shè)4.5m小煤柱沿空送巷掘進(jìn)，軌道巷的下幫側(cè)為3103工作面采空區(qū)，煤柱屈服嚴(yán)重，比較破碎，側(cè)向壓力將會更大，支護(hù)相對更大。

2 巷道支護(hù)參數(shù)的確定

2.1 3102軌道順槽永久支護(hù)

①頂板采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力左旋無縱筋錨桿、W鋼帶和錨索聯(lián)合支護(hù)，每排布置7根錨桿，錨桿株排距750mm×800mm，靠近兩幫的錨桿與巷道頂板成75°夾角；錨索打設(shè)在W鋼帶空檔內(nèi)沿巷道中心線向兩邊對稱布置，錨索為“1-2-1”布置，間排距2400mm×800mm。

②上幫采用等強(qiáng)螺紋鋼錨桿、W鋼帶、錨索聯(lián)合支護(hù)，每排布置5根錨桿，株排距為800mm×600mm，上幫第一根錨桿距頂板不大于300mm，并上仰15°，底腳錨桿使用高強(qiáng)錨桿，距底板距離超過400mm時及時補(bǔ)打一根底腳錨桿，底角錨桿下扎15°。頂角、底腳錨桿使用2塊錨固劑錨固，其他錨桿使用3塊錨固劑錨固。當(dāng)施工至距3101工作面停采線30m處時，向前繼續(xù)施工幫部頂角底角錨桿使用高強(qiáng)錨桿，并打設(shè)錨索加強(qiáng)支護(hù)，每排施工1根，錨索排距1200mm，打設(shè)在W鋼帶空檔內(nèi)，“三花”布置，分別打設(shè)在頂板向下1m并上仰30°、距底板1m水平打設(shè)

③下幫采用等強(qiáng)螺紋鋼錨桿、W鋼帶、錨索聯(lián)合支護(hù)，每排布置3根錨桿，株排距800mm×600mm，下幫第一根錨桿距頂板不大于300mm，并上仰15°，底腳錨桿距底板距離超過400mm時，及時補(bǔ)打一根底角錨桿，底角錨桿下扎30°。頂角、底腳錨桿使用2塊錨固劑錨固，其他錨桿使用3塊錨固劑錨固。當(dāng)施工至距3101工作面停采線30m處時，向前繼續(xù)施工幫部頂角底角錨桿使用高強(qiáng)錨桿，并打設(shè)錨索加強(qiáng)支護(hù)，錨索排距2400mm，打設(shè)在W鋼帶空檔并上扎15°，距離巷道頂板1000mm。

2.2 圍巖穩(wěn)定性較差、壓力及頂板淋水較大時，錨桿排距縮小至600mm，錨索“2-3-2”打設(shè)，排距縮小至600mm，循環(huán)進(jìn)尺縮小至600mm，切割后立即支護(hù)

2.3 錨桿長度及株排距確定

按懸吊理論計(jì)算錨桿參數(shù)可知，施工時頂板選用直徑20mm、長度2400mm的高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力左旋無縱筋錨桿，兩幫選用直徑20mm、長度2400mm的等強(qiáng)螺紋鋼錨桿，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

2.4 支護(hù)材料

①錨桿、錨索及錨固劑

頂板采用Q500號錨桿鋼制作高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力左旋無縱筋錨桿，直徑為20mm、長度為2400mm；兩幫采用等強(qiáng)螺紋鋼錨桿，直徑為20mm、長度為2400mm，外露長度為10～40mm；每根錨桿使用2塊型號為MSK2550樹脂錨固劑固定，錨固劑直徑為25mm，長度為500mm，錨固長度不小于1000mm；高強(qiáng)錨桿錨固力不小120KN，預(yù)緊力矩不少于300N.m；等強(qiáng)錨桿錨固力不小于80KN，錨桿預(yù)緊力矩不少于200N.m。

錨索用直徑為Φ17.8mm鋼絞線制作，長度為L=6200mm，配型號為12-15的讓壓管，每根錨索采用1塊型號為MSK2550樹脂錨固劑和3塊MSZ2550樹脂錨固劑固定，錨固長度不小于2000mm，每根錨索預(yù)緊力不小于120KN，錨固力不小于150KN，錨索外露長度為150～250mm。

②金屬網(wǎng)

頂部金屬網(wǎng)采用Φ6mm的冷拔鋼筋焊制，網(wǎng)格為長×寬=100mm ×100mm；幫部軟煤易破碎，金屬網(wǎng)眼大，剛度低、過于松弛，護(hù)幫困難，采用Φ3.5mm的冷拔鋼筋焊制，網(wǎng)格為長×寬=60mm×60mm。

③W鋼帶、托盤

W鋼帶成型寬度200mm，板材厚度4mm，頂板W鋼帶長度4700mm（7眼鋼帶，眼距750mm）；上幫使用2片長度為1800mm的W鋼帶順向搭接，下幫使用1片長度為1800mm的W鋼帶（3眼鋼帶，眼距800mm）。

錨桿托盤為正方形，用10mm的鋼板壓制成弧形，配球形墊，長×寬=140mm×140mm，配12-15TB型讓壓裝置。錨索托盤用長×寬×厚=300mm×300mm×20mm 的高強(qiáng)球型鋼板制作（配球型墊），在中間穿一個直徑18mm的圓孔；鎖具為QVM15-1單孔鎖具，配球型墊圈及讓壓環(huán)加強(qiáng)管、導(dǎo)向箍。

3 施工工藝及支護(hù)要求

（1）交接班→安全檢查→切割→安全檢查→頂部聯(lián)網(wǎng)上鋼帶→臨時支護(hù)→打頂（幫）部錨桿眼及錨索眼→安裝頂（幫）部錨桿及錨索。

（2）錨桿的安裝工作不得中斷，一錨到底，若錨桿在眼中受阻，則此眼報(bào)廢，重新打眼錨固，安裝托盤應(yīng)在樹脂藥卷完全固化后，方可套上托盤，擰緊螺母，給錨桿體施加一定的預(yù)緊力。錨桿必須用機(jī)械扳手或力矩扳手?jǐn)Q緊，達(dá)到規(guī)定的扭矩力，確保錨桿的托盤緊貼巷壁。達(dá)到規(guī)定的安裝扭矩。安裝的托盤要與圍巖、煤幫接觸嚴(yán)密，托盤、螺母要上緊上牢，錨桿外露長度不大于40mm。

（3）錨固劑固化前，不要使桿體移位或晃動，尤其是在安裝頂眼時更應(yīng)該注意，錨桿安注后2分鐘內(nèi)不得給錨桿預(yù)緊力，更不能擰緊。

（4）在安裝過程中要嚴(yán)格按安裝步驟操作，避免出現(xiàn)“長尾錨桿”或打不開阻尼現(xiàn)象，否則會大大影響錨桿支護(hù)效果甚至失效。

（5）錨桿安裝質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)

螺母的樹脂阻尼必須全部脫落，否則錨桿無法達(dá)到安裝載荷：塑料墊圈必須溶化掉；錨桿外露長度10～40mm；用扭矩扳手檢驗(yàn)，高強(qiáng)錨桿扭矩不能低于300N.m，等強(qiáng)錨桿扭矩不低于200N.m。

（6）錨索安裝時，將預(yù)先安裝在鉆機(jī)上錨索攪拌器與錨索尾部連接，快速攪拌錨固劑，攪拌錨固劑的同時鉆機(jī)推力要最大。錨固劑攪拌時間為20～25秒，攪拌錨固劑停止時要確保錨索托盤靠近巖面。錨固劑攪拌完畢后10～15分鐘（現(xiàn)場試驗(yàn)確定）后，安裝托盤、球墊圈和索具，并用錨索漲拉器拉緊錨索，錨索安裝應(yīng)力（預(yù)應(yīng)力）10～12t。錨索錨固力大于鋼絞線破斷力。

4 結(jié)論

深井“三軟”煤層窄煤柱采用高預(yù)緊力及讓壓技術(shù)為核心的“四高一讓”技術(shù)體系，采用高強(qiáng)讓壓錨桿及高剛度護(hù)表構(gòu)件并達(dá)到髙預(yù)緊力和高錨固力是整個支護(hù)系統(tǒng)的關(guān)鍵，能保證巷道圍巖變形控制在工程允許范圍內(nèi)，確保安全生產(chǎn)。

[責(zé)任編輯：周娜]