張志茸

（同煤集團四臺礦機掘一隊， 山西 大同 037000）

引言

目前，同煤集團四臺礦所掘的2723巷設(shè)計長度為1190 m，沿侏羅系煤層掘進，煤層呈北高南低的單斜構(gòu)造，平均煤厚2.47 m，平均傾角2.0°，與上覆煤層最大層間距為6.57 m，最小層間距為1.7 m，平均層間距4.64 m。掘進過程中會遇到四個正斷層并且局部頂板有離層，地質(zhì)條件復(fù)雜，對安全生產(chǎn)造成很大影響。而錨網(wǎng)支護臨時支護可以及時保障煤礦掘進安全順利進行，提高煤礦掘進的效率，因此加強掘進過程中工作面的支護設(shè)計與工藝是保障煤礦掘進順利進行的關(guān)鍵。

1 煤礦掘進巷道支護設(shè)計

1.1 支護材料規(guī)格及巷道支護斷面

1.1.1 支護材料規(guī)格

根據(jù)層間距的變化選擇合適長度的錨索，鋼梁長3.6 m，鋼梁間距1.6 m，樹脂藥采用MSCK2360。支護斷面寬×高為4300 m×2700 m。

1.1.2 支護設(shè)計

按懸吊理論計算錨桿參數(shù)。

1.1.2.1 錨桿長度L

式中：H為冒落高度，m；K為安全系數(shù)，一般取2；L1為錨桿錨入穩(wěn)定巖層的深度，一般按經(jīng)驗取0.6 m；L2為錨桿在巷道中的外露長度，一般取0.1 m。

式中：B為巷道開掘?qū)挾龋?.3m；f為巖石堅固性系數(shù)，直接頂為復(fù)合性頂板，取最小值4.5。則L=1.66 m。

1.1.2.2 錨桿間排距a

式中：Q為錨桿設(shè)計錨固力，現(xiàn)場拉拔實驗50～100 kN，取100 kN；H為冒落高度，取0.5～0.7 m；γ為被懸吊巖石的重力密度，查表取2.05 kg/m3；K為安全系數(shù)，一般取2。則a=1.87 m。施工時取a＝1000 mm。

為了增加安全系數(shù)，選用Φ18 mm×1800 mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿配合鋼帶、拱形托盤支護頂板，錨桿排間距為1000 mm×1000 mm。當(dāng)圍巖穩(wěn)定性較差時，錨桿間距縮小至800 mm。

1.2 錨索加強支護

巷道永久支護后，在施工過程中，根據(jù)圍巖變化情況或在施工交岔點及過斷層時要采用錨索加強支護，錨索排間距為1400 mm×3000 mm。

巷道安裝錨索時，考慮到錨索為在原錨桿、鋼帶聯(lián)合支護基礎(chǔ)上的加強支護，故兩根即可滿足設(shè)計要求。根據(jù)《2723工作面掘進地質(zhì)說明書》資料分析，2723巷與上覆煤層層間距為2.9～8.5 m，平均層間距4.8 m。在施工過程中應(yīng)根據(jù)層間距的變化選擇合適長度的鋼絞線：層間距L≥6 m，使用4 m鋼絞線，錨索間距為3 m；層間距為6 m＞L≥4 m，使用4 m鋼絞線，錨索間距為2 m；層間距為4 m＞L≥3.0 m時吊掛3.6 m長鋼梁，使用合適長度的鋼絞線，錨索間距為2 m，兩端錨索斜拉角度為60°；層間距為3 m＞L≥2.5 m時吊掛3.6 m長鋼梁，使用合適長度的鋼絞線，錨索間距為1 m，兩端錨索斜拉角度為55°；層間距L＜2.5 m時另行編制專項安全技術(shù)組織措施[1]。

1.3 頂板支護參數(shù)設(shè)計

2723巷支護方式采用左旋無縱筋螺紋鋼錨桿、錨索聯(lián)合支護；2723巷錨桿布置四排，排間距為1000 mm×1000 mm；錨索應(yīng)根據(jù)層間距的變化選擇合適長度的鋼絞線進行頂板支護；頂板破碎時鋪設(shè)頂網(wǎng)，金屬網(wǎng)鋪平、鋪展，緊貼頂板，對接合理，三花布置間距為0.2 m，連網(wǎng)要孔孔相連，雙絲雙扣，綁扎牢固，綁死扭結(jié)不少于三圈。

2 煤礦掘進巷道支護工藝

2.1 安裝錨桿要求

鋼帶配合高強度托盤支護，蝶形墊片要求接頂嚴(yán)實，確保抗拔力達到設(shè)計要求。錨桿外露長度控制在螺母外10～40 mm。頂錨桿使用樹脂藥卷，頂錨桿每孔使用一根藥卷。安裝錨桿時，用錨桿體頂住送至孔底，開始邊攪拌邊勻速推進到孔底，攪拌時間為20～25 s，凝固后取下鉆機或錨頭，3 min后使用風(fēng)動或加長力矩扳手緊固，1～2 h后必須對錨桿進行二次復(fù)擰。錨桿排間距誤差不超過±100 mm。錨桿支護必須由外向里逐排進行，支護時，應(yīng)先支護巷道中部錨桿，后支護巷道兩邊錨桿，打一個眼完畢后，及時安裝一根錨桿。頂幫錨桿支護必須是先打頂錨桿后，再打幫錨桿，且?guī)湾^桿緊跟工作面[2]。

2.2 錨索支護要求

打錨索使用MQT-120/2.5型錨桿鉆機，打眼前先送水后開鉆，嚴(yán)禁無水開鉆，推力要適當(dāng)，嚴(yán)禁猛升造成鉆桿折斷。錨索眼深：使用4 m錨索時，眼深為3.8 m，每孔使用兩根藥卷，藥卷攪拌時間為20～25 s，嚴(yán)禁隨意截短藥卷或鋼絞線。錨索預(yù)緊力應(yīng)在100 kN以上，單根設(shè)計錨固力不低于200 kN。錨索應(yīng)盡量與巖層層面垂直布置，外露長度控制在鎖具外150～250 mm。

2.3 鉆眼方法

巷道頂板支護采用MQT-120/2.5型氣動錨桿鉆機鉆孔，使用Φ28 mm的羊角鉆頭、組合鉆桿。鉆孔深度、角度符合設(shè)計要求。即頂錨桿眼深1750mm，錨桿與頂板或巷道輪廓線夾角不得小于75°，錨索眼深3800 mm，錨索角度不得小于87°。錨索孔深偏差0～＋200 mm，錨桿孔深偏差0～＋50 mm，鉆孔直徑與樹脂藥卷直徑之差應(yīng)為4～6 mm，鉆孔直徑與錨桿桿體直徑之差應(yīng)為6～10 mm。

2.4 支護工藝要求

2.4.1 前伸側(cè)翻機載前探操作程序

掘進機完成截、割、裝煤作業(yè)后，應(yīng)將截割頭放下。必須把掘進機開關(guān)置于“閉鎖”位置，使切割電機無法啟動。先檢查支護裝置各部位零部件及管路是否完好，再操作二位三通閥使液壓油切換到支護裝置的油路。把所用的鋼帶放在頂架上，使頂架上的磁鐵將其吸住。掘進機司機推動支護裝置的支撐缸和折疊缸液壓控制手柄，主架和頂架由折合狀態(tài)慢慢平穩(wěn)打開，達到所需要的角度和位置時松開兩操作手柄，再推動主架的升降缸操作手柄使主架升起達巷道頂板高度，鋼帶被壓緊至頂板并達到一定的支撐力。然后就可以在掘進機機載臨時支護的保護下進行安全支護錨桿。

裝完錨桿后，先把主架下降到最底位置，再折合頂架，直到頂架壓到掘進機上為止。支護作業(yè)完成后，推動二位三通閥切換到掘進機掘進所需的油路，繼續(xù)進行掘進作業(yè)。

2.4.2 前伸側(cè)翻機載前探使用注意事項

在升降機載前探時機載前探下方禁止站人，當(dāng)機載前探達到巷道頂板高度并且達到一定的支撐力時，在停止升降機載前探后，方可進行支護。在使用支護裝置時，絕對不能操作掘進機，否則會造成嚴(yán)重的人員傷亡事故[3]。如需操作，應(yīng)提前收回支護裝置。

3 結(jié)語

煤礦掘進支護技術(shù)是保障煤礦煤礦開采安全的關(guān)鍵，設(shè)計合理的煤礦巷道掘進支護并成功應(yīng)用，是煤礦掘進支護工作順利進行的保障。

[1]孫臣良，馮春海，黎文焰.柔性掩護液壓支架采煤法在越南宏泰煤礦急傾斜中厚煤層的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2016（7）：139-140；142.

[2]劉泉聲，時凱，劉學(xué)偉.煤礦超千米深部全斷面巖石巷道掘進機的提出及關(guān)鍵巖石力學(xué)問題[J].煤炭學(xué)報，2012（12）：2006-2013.

[3]張輝，劉少偉，鄭新旺.近距離煤層采空區(qū)下回采巷道位置優(yōu)化與控制[J].河南理工大學(xué)學(xué)報，2010（2）：157-161.