秦　凱

（中國神華神東煤炭集團公司生產(chǎn)服務(wù)中心，陜西 榆林 719315）

淺析綜采工作面回撤通道中錨網(wǎng)支護的運用分析

秦凱

（中國神華神東煤炭集團公司生產(chǎn)服務(wù)中心，陜西 榆林 719315）

煤礦行業(yè)是一種高危性行業(yè)，在生產(chǎn)過程中存在著大量的安全隱患，因此對于煤炭企業(yè)而言，必須時刻關(guān)注煤礦的安全生產(chǎn)問題，將其放在最為核心的位置。在煤礦開采過程中，綜采工作面回撤通道的支護問題，不僅是當(dāng)前技術(shù)條件下影響煤礦生產(chǎn)安全的重要因素，同時也在一定程度上影響著工作面設(shè)備的回撤速度以及煤礦開采巷道的掘進速度。本文以神東煤炭集團下的煤礦為例，對錨網(wǎng)支護在綜采工作面回撤通道中的運營進行了分析和探討，希望能夠為煤礦的安全生產(chǎn)提供一些參考。

綜采工作面；回撤通道；錨網(wǎng)支護技術(shù)；運用

在工業(yè)化進程不斷加快的帶動下，我國的生產(chǎn)力水平有了很大的提高，對于煤炭資源的需求量也在持續(xù)增長，促進了煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而對于煤礦開采而言，提升綜采工作面的回撤速度，是保證產(chǎn)量及生產(chǎn)安全的關(guān)鍵所在，如何構(gòu)筑穩(wěn)定的回撤通道支護系統(tǒng)，是需要相關(guān)技術(shù)人員深入研究的課題。通常來講，綜采工作面回撤通道會受到煤礦開采振動的影響，需要承載較大的支撐壓力，在一定程度上增大了回撤通道的支護難度，錨網(wǎng)索聯(lián)合支護作為一種比較有效的支護方案，有著非常顯著的優(yōu)勢，也是當(dāng)前綜采工作面回撤通道支護中比較常用的一種支護形式。

1.具體案例

布爾臺煤礦是神東煤炭集團主力生產(chǎn)特大型礦井之一，占地面積193km2，礦井地質(zhì)資源儲量達到33.03億t，設(shè)計可采儲量20.16億t。該煤礦位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗境內(nèi)，年生產(chǎn)能力在2000萬t左右，井田內(nèi)地質(zhì)結(jié)構(gòu)相對簡單。煤礦采用主斜井副平硐綜合開拓，綜合機械化采煤工藝，是一座集生產(chǎn)、洗選、儲裝、外運于一體的特大型高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井。在煤礦生產(chǎn)中，綜采工作面回撤是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，一方面，回撤的速度關(guān)系著礦井的產(chǎn)量，另一方面，回撤通道的支護設(shè)計影響著煤礦的生產(chǎn)安全，因此，煤礦技術(shù)人員應(yīng)該重視對于綜采工作面回撤通道支護方案的設(shè)計，確保支護系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

2.回撤通道支護方案的選擇

從煤礦礦井的具體情況分析，可供選擇的支護方案包括以下幾種：

2.1鋼梁、臺棚支護

這種支護方式主要利用鋼棚替代原本的木棚支護，能夠顯著提升支護體系的承載能力和穩(wěn)定性，減少支護體系的凈高度和凈寬度，支護效果良好，不過需要使用大量的鋼材，在運輸及成本方面沒有優(yōu)勢。

2.2鋼梁、臺棚垛架支護

垛架支護是一種比較新穎的支護方式，配合鋼梁，同樣能夠起到良好的支護效果，不過其同樣存在著成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。

2.3錨網(wǎng)支護

錨網(wǎng)支護主要是固定在巖層中的預(yù)應(yīng)力錨索，搭配柔性網(wǎng)措施構(gòu)成錨網(wǎng)索聯(lián)合支護體系，承載能力強、穩(wěn)定性好，回撤的安全性和經(jīng)濟效益都能夠得到很大的提高。因此，這里選擇錨網(wǎng)支護方案。

3.綜采工作面回撤通道錨網(wǎng)支護

3.1參數(shù)確定

3.2.1支護強度驗算

以42101-2回撤通道為例，對其支護強度進行相應(yīng)的驗算。

（1）頂板巖石壓力的計算：計算公式為

其中，h表示支護高度，取3.8m；γ表示頂板巖層重力密度，取2.5t/m3；k表示直接頂厚度與支護高度的比值，取4，則頂板巖石壓力Pt為372.78kN/m2。

（2）綜采工作面支護強度：計算公式為

Pt=液壓支架支護阻力/（頂梁長度+空頂長度）×頂梁寬度=827.92kN

（3）主動支護強度：Pt=錨索支護強度+錨桿支護強度=180kN

（4）被動支護強度：Pt=垛式支架支護強度+單體支護強度=859.15kN

主回撤支護通道的支護強度為主動支護強度與被動支護強度的和，即1039.15kN，為頂板壓力的2.79倍，綜采面支護強度的126%，能夠滿足安全生產(chǎn)所規(guī)定的不低于綜采工作面支護強度80%的要求。

3.2.2錨桿間距

錨網(wǎng)支護體系中，由于預(yù)應(yīng)力的存在，每一根錨桿周圍都會形成壓應(yīng)力分布區(qū)域，其分布由大到小依次為錨桿尾部、錨固起始區(qū)、錨桿中部以及錨桿端部，在錨桿端部的壓應(yīng)力基本上已經(jīng)接近零應(yīng)力狀態(tài)。在對錨網(wǎng)支護體系進行運用時，必須合理設(shè)置錨桿間距，如果間距過大，可能會導(dǎo)致錨桿無法形成獨立的有機整體，影響其支護效果。因此，應(yīng)該逐步縮小錨桿之間的聚集，一直到其各自的錐形壓應(yīng)力區(qū)域相互重疊，從而提升錨桿的預(yù)應(yīng)力，起到更加可靠的支撐效果。

（3）錨桿排距：錨桿排距的計算公式如下

其中，Q表示錨桿設(shè)計錨固力，r表示懸吊巖石的重力密度。

3.2支護設(shè)置

（1）回撤通道凈寬5.4m，凈高平均約3.8m，長度269.0m。主回撤通道錨索用Φ17.8×8000mm錨索+4.6m四眼W鋼帶，排距1.2m。

（2）通道聯(lián)巷錨索用Φ17.8×8000mm錨索+4.2m三眼W鋼帶，靠通道副幫前5排排距0.5m。中間十排排距1.2m，后4排排距2m。

（3）兩順槽錨索用Φ17.8×8000mm錨索+4.2m三眼W鋼帶、通道交叉口錨索排距不大于500mm；靠通道口向切眼方向20m用Φ17.8×8000mm錨索+4.2m三眼W鋼帶，排距1.2m；靠通道口向輔巷方向用Φ17.8×8000mm錨索+4.2m三眼W鋼帶，排距1.2m。

（4）回撤通道使用雙排15000kN垛式支架與W鋼帶+錨索支護，共需要垛式支架110臺，聯(lián)巷口用垛架8臺。

3.3施工技術(shù)

3.3.1工作面調(diào)整

距停采線100m時，調(diào)度室負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)煤倉，使工作面正常推進，確保工作面末采段礦壓規(guī)律穩(wěn)定；工作面回采至距停采線20m之前，必須及時加甩刀調(diào)整工作面，使工作面和回撤通道平行；工作面推至20m開始，通過控制采高、頂煤厚度及拉超前架等措施加強頂板管理；工作面保證采高4.0m前提下留設(shè)底煤100mm～200mm，采高不夠4m時沿頂回采，可以不留沿底；工作面推至停采線的最后一刀時，煤機停在機頭，機頭段底上24架范圍內(nèi)不留臺階，先不移架，工作面支架全部將伸縮梁、護幫板打出，貼緊頂板。

3.3.2頂板控制

在綜采工作面，回撤通道施工完成后，由于其整體寬度較大，會使得頂板承受更大的壓力，容易出現(xiàn)塌陷的問題。對此，為了切實保證回撤通道的安全與穩(wěn)定，在錨網(wǎng)支護施工中，應(yīng)該首先對頂板進行控制，避免出現(xiàn)圍巖變形和頂板脫落的情況，保證回撤速度和生產(chǎn)安全。具體來講，采用的是柔性網(wǎng)措施，基本流程如下：

（1）材料準(zhǔn)備：需要準(zhǔn)備的包括網(wǎng)片、鋼絲繩、鉛絲、錨桿、樹脂等材料，以及絞盤、滑輪、鉗子、煤電鉆、鉆桿等工具，確保材料的數(shù)量能夠滿足設(shè)計要求，工具齊全完好。

（2）掛網(wǎng)準(zhǔn)備：工作面回采至距回撤通道50m開始調(diào)整采高，將絞盤安裝在液壓支架立柱上。在實際操作時，確保每次提、臥底量不大于200mm，并執(zhí)行提（臥）一刀，平一刀，距掛網(wǎng)起始點2m～3m時采高降至與回撤通道高度一致，工作面底板標(biāo)高與對應(yīng)的回撤通道底板標(biāo)高的高差控制在0～300mm；統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，一架一個，安裝牢固，符合要求；用鐵絲將鋼絲繩吊掛在電纜槽護板上，鋼絲繩規(guī)格為Φ18.5mm，長度根據(jù)工作面長度裁剪適當(dāng)，數(shù)量1根。

（3）鋼絲繩鋪設(shè)：鋼絲繩的鋪設(shè)同樣是為了對頂板支撐體系進行輔助，可以分為兩個步驟，一是在距液壓支架前梁300mm位置打錨索；二是收回護幫板，在掛網(wǎng)起始點掛第一根鋼絲繩。工作面中部每隔兩架打一根錨索，，錨索選用Φ17.5×4000mm，標(biāo)準(zhǔn)反麻花頭，斷層附近前后10架選用Φ17.5×8000mm的錨桿，同時確保護幫板緊貼煤壁。

（4）懸掛網(wǎng)片：在將網(wǎng)片運到工作面后，收回護幫板，將絞盤鋼絲繩從網(wǎng)片底部穿過連接到鋼絲繩上，并在鋼絲繩上搭接網(wǎng)片，轉(zhuǎn)動絞盤將其收起。在操作中，一是應(yīng)該保證護幫板完全收回，安裝橫銷，連接牢固可靠；二是確保搭接長度不少于200mm，每隔200mm用14號雙股鉛絲綁扎，至少擰3圈，網(wǎng)片緊貼液壓支架頂梁，絞盤鎖緊。

（5）放網(wǎng)：利用絞盤將網(wǎng)片放下，確保放網(wǎng)滯后采煤機底滾筒不小于3架，放下長度不小于3m。

（6）移架推溜：指移動液壓支架，推出刮板輸送機，液壓支架降下高度250mm左右，降液壓支架過程中必須邊降液壓支架邊調(diào)平衡油缸，升液壓支架時再將前梁挑起，刮板輸送機采用全行程推出。

（7）收網(wǎng)：利用絞盤將網(wǎng)片收起，確保網(wǎng)片緊貼液壓支架頂梁，絞盤鎖緊。

（8）壓網(wǎng)：用錨索托盤將柔性網(wǎng)與回撤通道內(nèi)的壓網(wǎng)錨索連接，確保柔性網(wǎng)與錨索托盤搭接后，外漏長度不少于200mm。

3.3.3注意事項

在支護施工中，必須確保使用的單體支柱和垛架完好，能夠達到額定工作阻力，同時將其傾斜度控制在8°以內(nèi)，與頂板和底板保持垂直，以確保工作面的安全回撤。應(yīng)該根據(jù)巷高，對單體支柱進行選擇，確保支護后支柱具有至少400mm的下縮量；支護中使用的單體必須采用防倒繩以及防崩繩進行連接；主通道采用全垛式支架和單體聯(lián)合支護的形式，回撤通道的垛架需要以道木接頂，避免出現(xiàn)錨索失效的情況；每一個回撤通道聯(lián)巷內(nèi)都采用兩架垛架和單體聯(lián)合支護15m，間排距1.0×1.0m，單體以木柱帽接頂，保證接頂?shù)膰?yán)密。垛架的架設(shè)和回撤需要關(guān)注幾個方面的問題：一是支設(shè)木垛前先檢查頂網(wǎng)及鋼絲繩的完好情況，發(fā)現(xiàn)隱患及時處理；二是將底板浮煤、浮矸清理干凈，木垛支設(shè)在實底上。木垛支設(shè)成“#”字形，頂板壓力大時應(yīng)在木垛中間支設(shè)一根軸心木支柱；三是支設(shè)高度過高時使用專用爬梯或用道木搭建1.5m高的工作平臺進行支設(shè)木垛；四是最后一層木垛必須接頂嚴(yán)實，并且木垛軸心與頂板垂直；五是回撤支架應(yīng)根據(jù)頂板壓力變化及破碎情況及時在三角區(qū)支設(shè)木垛；六是禁止直接打開立柱截止閥強行降架，必須采取遠(yuǎn)距離供液操作垛式支架；七是回撤副幫側(cè)垛式支架時，必須先用絞車將垛式支架調(diào)向拉平后，再用絞車牽引拉出，人員必須躲開受力方向，調(diào)向高度不允許時可掛設(shè)滑輪反向撤出。

3.4支護效果

一是控制圍巖穩(wěn)定性，通過錨網(wǎng)支護的方式，可以提高組合梁和煤幫的抗剪強度，提升頂板支撐效果和組合梁支護強度，有效避免了頂板上層圍巖的松動和變形問題，保證了回撤通道圍巖支護的穩(wěn)定性和可靠性。同時，在錨桿支護體系的影響下，綜采工作面回撤通道內(nèi)的組合巖梁可以與圍巖形成相互作用力，對頂板承受的應(yīng)力進行分擔(dān)；二是控制圍巖變形，通過錨桿與錨索的相互配合，可以將圍巖下層的軟弱巖層與深部基巖錨固在一起，通過產(chǎn)生的懸吊作用提供預(yù)應(yīng)力，實現(xiàn)對于頂板圍巖的變形控制；三是提高經(jīng)濟效益，相比較傳統(tǒng)綜采工作面回撤通道的支護方式，錨網(wǎng)支護體系的優(yōu)勢更加明顯，能夠有效提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。具體來講，表現(xiàn)在兩個方面，一方面，可以有效節(jié)約直接材料費用，降低回撤通道的維護費用，實現(xiàn)成本的節(jié)約，對于實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益的最大化意義重大；另一方面，錨網(wǎng)支護體系工序相對簡單，能夠有效縮短施工工期，提高施工效率，從而促進產(chǎn)量的提升。由此可知，在綜采工作面回撤通道中，采用錨網(wǎng)支護的形式，能夠切實保證回撤通道的安全，減少礦井事故發(fā)生的機率，同時也可以節(jié)約支護成本，保證良好的經(jīng)濟效益。

結(jié)語

總而言之，在煤礦綜采工作面回撤通道中，設(shè)置錨網(wǎng)支護體系，能夠切實保證煤礦的生產(chǎn)安全，提升回撤速度和開采效率。因此，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該重視錨網(wǎng)支護在綜采工作面回撤通道中的應(yīng)用，確保其效果的充分發(fā)揮，推動煤礦產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定健康發(fā)展。

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