晉志強(qiáng)

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司一礦， 山西 陽泉 045008）

1 工作面概況

陽煤一礦在15號煤S8310工作面采用大采高綜采技術(shù)。S8310工作面地面標(biāo)高1150.0～1325.0 m，工作面標(biāo)高613.0～665.0 m。S8310工作面可推進(jìn)長度為1023 m，傾斜長度為220 m。工作面工業(yè)儲量200.71萬t，可采儲量186.66萬t，煤種為WY3。該工作面內(nèi)15號煤層總厚度最大6.60m，最小6.35m，平均厚度6.51 m，煤層傾角1°～13°，平均6°，煤層賦存穩(wěn)定，構(gòu)造相對簡單。

2 支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1 錨桿半徑

綜合分析，確定頂錨桿、落山側(cè)煤壁錨桿為Ф20 mm錨桿，工作面煤壁為Ф18 mm玻璃鋼錨桿，這種方案不僅可以充分發(fā)揮錨固劑的錨固效果，還可以適當(dāng)增加錨桿強(qiáng)度，減小開切眼圍巖塑性區(qū)面積，提高開切眼圍巖穩(wěn)定性。

2.2 幫錨桿長度

幫錨桿的長度L由錨桿錨固段長度L1、軟弱巖層厚度L2及錨桿外露長度L3三部分組成，即：

式中：L1為錨桿外露長度，其值主要取決于錨桿類型及錨固方式，取0.10 m；L2為錨桿有效長度，即煤幫塑性區(qū)寬度，取1.52 m；L3為錨桿錨固在穩(wěn)定巖層的長度，0.3～0.5 m，取 0.3 m。

代入數(shù)值得L=1.92 m，取L=2.0 m，即幫錨桿長度為2.0 m。

2.3 頂錨桿長度

為了限制塑性區(qū)范圍向深部圍巖發(fā)展，頂錨桿長度應(yīng)適當(dāng)加長，但受到施工機(jī)具和巷道高度的影響，頂板錨桿長度一般為1.8～2.5 m，為了施工方便，頂錨的長度設(shè)計(jì)為2.0 m。

2.4 錨桿錨固參數(shù)

為了使錨固劑能夠被順利裝到鉆孔中，同時錨桿桿體又能充分?jǐn)嚢桢^固劑，比較合理的錨固劑直徑應(yīng)比鉆孔直徑小3～5 mm。鉆孔直徑為26 mm，選用直徑23 mm的錨固劑。每根錨桿配3支錨固劑、1支MSK2335型樹脂藥卷、2支MSZ2335型樹脂藥卷。

2.5 錨索半徑

錨索直徑選取Ф17.8 mm。

2.6 錨索長度

錨桿支護(hù)的作用是保證錨固區(qū)內(nèi)的巖層不發(fā)生離層，而錨索的作用是加強(qiáng)支護(hù)，保證錨固區(qū)與錨固區(qū)外的巖層不發(fā)生離層，為了保證錨索支護(hù)的有效性，需要將錨索錨固到上覆穩(wěn)定巖層中。

錨索長度公式為：

式中：la1為錨索外露長度，取0.3 m；la2為錨索有效長度，8.6 m；la3為錨索錨固長度取，2.1 m。

代入數(shù)值取錨索長度La為11m。

2.7 錨索錨固參數(shù)

錨索錨固長度一般為1.0～2.0 m，采用的錨固劑為MSK2335型樹脂藥卷和MSZ2335型樹脂藥卷。單根錨固劑的錨固長度可用下式計(jì)算：

式中：；dr為錨固劑直徑，取23 mm；D為鉆孔直徑，取26 mm；d為錨索直徑，取17.80 mm；lr為錨固劑長度，取350 mm。

代入數(shù)值得la=515.5 mm，即單根錨固劑的錨固長度為515.5 mm。針對開切眼頂板不穩(wěn)定的特點(diǎn)，可適當(dāng)加長錨固長度，取錨固長度2.1 m，即每根錨索需要配4支錨固劑，選用1支MSK2335型樹脂藥卷和3支MSZ2335型樹脂藥卷。

3 現(xiàn)場開切眼支護(hù)方案

根據(jù)陽煤一礦現(xiàn)場實(shí)際情況，設(shè)計(jì)S8310大采高綜采面回采巷道為矩形斷面，開切巷沿15號煤層頂板截割煤體掘進(jìn)，毛寬8300 mm，凈寬8000 mm，毛高3600 mm，凈高3500 mm。

現(xiàn)場S8310大采高綜采面開切巷頂板支護(hù)形式（采用錨桿＋補(bǔ)強(qiáng)錨索＋鋼帶＋金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)）、落山側(cè)幫支護(hù)形式（采用圓鋼錨桿＋金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)）、工作面?zhèn)葞椭ёo(hù)形式（采用玻璃鋼錨桿＋塑料網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)）。

頂板采用BHW-950-220-4-4100的5眼W鋼帶+Φ20 mm×2000 mm的錨桿+Φ17.8 mm×5200 mm補(bǔ)強(qiáng)錨索+金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，錨桿、索排間距800 mm×950 mm。每隔一排布置四根補(bǔ)強(qiáng)錨索，從落山側(cè)向工作面?zhèn)确謩e在鋼帶的2、4眼內(nèi)各打注兩根補(bǔ)強(qiáng)錨索，其他眼布置錨桿。頂板兩邊錨桿距離巷道兩幫175 mm，與垂直方向夾角15°，其余錨桿、索垂直與頂板布置。落山側(cè)幫采用Φ20 mm×2000 mm圓鋼錨桿+金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，工作面?zhèn)炔捎忙?8 mm×2000 mm玻璃鋼錨桿+塑料網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，每排每幫布置4根錨桿，錨桿排間距為800 mm×900 mm，幫錨桿距離頂板400 mm，與水平夾角15°，幫錨桿距離底板500 mm，其余錨桿垂直與巷道幫部布置。巷道支護(hù)布置如圖1所示。

圖1 切巷頂板錨桿錨索布置圖（單位：mm）

4 施工注意事項(xiàng)

切巷斷面較大，需要二次成巷。施工時先小斷面施工一側(cè)，再施工另一側(cè)。切巷為了安裝方便，在采煤機(jī)位置，安裝硐室。施工完后要根據(jù)工作面安裝計(jì)劃盡快安裝，以免因巷道跨度大造成頂板離層下沉。切眼沿15號煤層頂板掘進(jìn)。隨著工作面推進(jìn)到一定距離，采高達(dá)到6.51 m后，機(jī)頭、機(jī)尾各10～20 m范圍工作面要與兩回采巷道平緩過渡，應(yīng)掌握好采高和臥底量，防止出現(xiàn)工作面“急凹”所造成的設(shè)備事故。

5 支護(hù)效果分析

錨桿+錨索支護(hù)技術(shù)有效地控制了頂板位移，大大提高了巷道支護(hù)強(qiáng)度。為系統(tǒng)地對巷道的受力和變形進(jìn)行分析，在切巷安裝了5套礦壓觀測點(diǎn)，分別觀測錨桿、錨索受力，頂板離層，頂板下沉，兩幫位移，巷道底鼓。通過對巷道的礦壓觀測分析可知，頂板下沉量平均50 mm，有效地控制了頂板離層和下沉。幫錨桿有效地控制了兩幫的相對移近量，兩幫平均位移量僅為35 mm，兩幫支護(hù)可靠，受力在可控范圍，巷道底鼓量僅為60 mm。減小頂板錨索間排距，增加錨索、錨桿有效支護(hù)長度，增大錨索直徑，可以有效地控制巷道的強(qiáng)烈變形，提高了圍巖的穩(wěn)定性，抑制了冒頂和片幫等現(xiàn)象的發(fā)生，保證了巷道的安全狀態(tài)，說明支護(hù)設(shè)計(jì)具有較高的合理性和可靠性。