王寶華　董梁　郭海偉

摘要：針對鄭州礦區(qū)“三軟”煤層切眼大斷面支護技術(shù)難題，以趙家寨煤礦12211綜采工作面為試驗地點，采用全錨網(wǎng)索+礦工鋼主被動聯(lián)合支護技術(shù)，經(jīng)過現(xiàn)場施工、觀測，取得了良好的支護效果。

關(guān)鍵詞：大切眼；全煤巷；主被動支護

中圖分類號：TB

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：16723198（2015）07019502

1前言

鄭煤集團趙家寨礦主采煤層為二1煤層，煤層厚度0～21.75m，平均煤厚5.5m，煤質(zhì)松軟，層理不清，易風(fēng)化、崩解，呈現(xiàn)散體狀，承載能力極低；直接頂板為泥巖、炭質(zhì)泥巖或砂質(zhì)泥巖，厚度0～2.7m，平均厚度18m；直接底板為泥巖、炭質(zhì)泥巖或砂質(zhì)泥巖，厚度35～5.8m，平均厚度4.5m，為典型的“三軟”煤層。在此類煤層中，以往施工切眼采用礦工鋼對棚支護，棚距600mm（中-中），由于巷道斷面較大，難以有效控制巷道的強烈變形，部分地段出現(xiàn)棚腿內(nèi)折、尖頂現(xiàn)象，甚至工作面安裝期間還需重新落底擴巷等，這不僅需要投入大量的人力和物力，也嚴(yán)重影響工作面的正常安全生產(chǎn)。為此，我們選擇在12211綜采工作面切眼施工試驗“主被動聯(lián)合”支護，工程量180m，沿煤層底板施工，該切眼煤層厚度6～9m，平均煤厚8m，煤層傾角-2°～2°，煤層底板整體產(chǎn)狀為：73°～106°∠3°～6°。

2支護參數(shù)的選擇

2.1斷面參數(shù)

該巷道用途為安裝工作面綜采液壓支架、刮板運輸機和采煤機等設(shè)備，巷道形狀采用梯形斷面如圖1所示，凈斷面21.5m2，下凈寬8187mm，凈高2800mm。由于巷道寬度較大，設(shè)計采用兩次施工成巷，其中一排巷凈斷面13.1m2，下凈寬5187mm，凈高2800mm；二排巷凈斷面10.3m2，下凈寬3000mm，凈高2800mm。

2.2支護參數(shù)及材料選擇

錨桿：采用螺紋鋼樹脂錨桿Φ20mm×2000mm，打設(shè)在巷道幫部，間排距800mm×1000mm，托板100mm×100mm×8mm。

錨索：頂部采用直徑Φ15.24mm×6000mm、Φ17.8mm×9000mm錨索，錨索間排距1200mm×1000mm；幫頂交界處向下300mm處采用Φ15.24×3000mm錨索，間距1000mm。6m、9m錨索托盤規(guī)格300×400×8mm，3m錨索托盤規(guī)格300mm×30mm0×8mm，均采用廢舊U型鋼加工。

支架：采用12#礦工字鋼輔助支護，一排巷礦工鋼規(guī)格4500mm×3000mm（梁×腿），二排巷礦工鋼規(guī)格3500mm×3000mm（梁×腿），棚距1000mm（中-中），每棚工字鋼打設(shè)5根撐桿，在二排巷梁頭1.1m位置使用2.8m長點柱支護。

鋼帶：采用W鋼帶和H鋼帶配合使用，H鋼帶全斷面支護，搭接處必須用錨桿（索）固定。W鋼帶厚5mm，順巷打設(shè)，搭接不低于200mm，且必須孔與孔對照搭接，滯后迎頭不得大于3m。

網(wǎng)：內(nèi)層硬質(zhì)塑料網(wǎng)規(guī)格12000mm×1400mm（長×寬），搭接200mm，聯(lián)網(wǎng)間距100mm，聯(lián)網(wǎng)采用專用塑料聯(lián)網(wǎng)繩；外層菱形金屬網(wǎng)規(guī)格12000mm×1400mm（長×寬），搭接200mm，聯(lián)網(wǎng)間距100mm，聯(lián)網(wǎng)采用12#鐵絲，搭接處均聯(lián)網(wǎng)兩列。

錨固劑：采用K2350和Z2350兩種型號，錨固劑快速、中速配合使用，6m、9m錨索4卷，最里端2卷為快速，其余為中速；3m錨索、錨桿2卷，最里端1卷為快速，其余為中速。

3施工工藝及質(zhì)量要求

3.1施工設(shè)備

錨索打設(shè)采用MQT-130型氣動振動式錨桿鉆機，配B19中空六棱釬，鉆頭使用Φ28mm合金鋼鉆頭。錨桿打設(shè)采用YT-28手持式風(fēng)動鑿巖機，配合長度2.4m，直徑22mm的細麻花鉆桿。

3.2施工工序

割（剔）巷道輪廓→出煤→鋪網(wǎng)→臨時支護→打設(shè)頂部Φ17.8mm×6200mm錨索、安裝H鋼帶、張拉→出煤→架設(shè)礦工字鋼棚→打設(shè)幫部錨桿（索）、椽子→滯后打設(shè)頂部Φ17.8mm×9200mm錨索（配合W鋼帶）。臨時支護采用π型鋼配合專用超前梁環(huán)，最大控頂距1200mm。

3.3錨桿索施工質(zhì)量

（1）托板緊貼巖壁，錨桿預(yù)緊力矩達到煤巷150N·m，巖巷250N·m。

（2）Φ15.24mm的錨索預(yù)緊力18～25MPa；Φ178mm的錨索預(yù)緊力23～25MPa。

（3）錨桿外露長度10～40mm；錨索外露長度150～250mm。

（4）不同型號的樹脂錨固劑不得混合使用，嚴(yán)禁使用變質(zhì)發(fā)硬藥卷。

（5）錨固劑安裝標(biāo)準(zhǔn)見表1。

4礦壓觀測

4.1巷道表面位移的觀測

在每個測站的頂、底板和兩幫的中部各布置1個測點。采用“十字測量法”進行觀測。現(xiàn)場每3天觀測1次，兩幫采用測槍進行量測，頂?shù)装迨褂脺y桿進行測量，主要觀測內(nèi)容包括頂?shù)装逑鄬σ平緾D、兩幫的相對移近量AB。

通過現(xiàn)場跟蹤觀測記錄數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，12211開切眼在采用錨網(wǎng)索主動支護+礦工鋼套棚防護聯(lián)合支護后基本不發(fā)生顯著位移。

4.2錨索受力及頂板離層監(jiān)測

（1）測試方法及測試儀表。

使用手持式數(shù)據(jù)采集器每3天對傳感器數(shù)據(jù)讀取一次。

（2）觀測頻度。

初期觀測2～3天一次，若前后兩次觀測值差別較小，則可適當(dāng)拉長相鄰兩次觀測的時間間隔，否則應(yīng)減小相鄰兩次觀測時間的間隔，增大觀測頻率。

繪制監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果曲線，根據(jù)曲線變化，判斷頂板煤層與巖層之間的離層情況。同時根據(jù)曲線判斷錨固范圍內(nèi)離層情況，及時加強支護，維護頂板穩(wěn)定。觀測曲線圖如圖2所示。

通過數(shù)據(jù)曲線分析可見：在全錨網(wǎng)索+礦工鋼聯(lián)合支護的作用下，直到安裝支架開始頂板基本無顯著離層現(xiàn)象；錨索拉力從儀器安裝上到工作面支架開始安裝逐步承載。試驗證明12211切眼全錨網(wǎng)索+礦工鋼聯(lián)合支護達到了預(yù)期支護效果。

5效益分析

我礦以往開切眼巷道均采用對棚工字鋼支護，使用木椽子、塑料網(wǎng)背幫背頂，打3道連鎖加固，每米支護材料成本共計6198元。調(diào)整為主被動支護后，每米支護材料成本共計3189元。每米材料節(jié)省投入3009元，該巷道工程量180m，材料投入共節(jié)約資金54.2萬元；礦工字鋼回收率從原來的80%提升到100%，節(jié)省投入18.1萬元；出勤人員由往常每班13人減少到8人，節(jié)省工資29.8萬元；工作面安裝期間減少落底、擴巷等工序，安裝工期比原工期縮短50%，相應(yīng)節(jié)省工資約11萬元，共計節(jié)節(jié)省成本約113.1萬元。另外，采用主被動聯(lián)合支護解決了工作面開切眼由于圍巖壓力較大，棚式支架將難以回收，造成支護成本過高，經(jīng)濟性差和工人勞動強度大，加工及運輸不方便，被動支護切頂和護幫效果差的難題。