張 勇

（山西能源學院 采礦工程系，山西 太原 030600）

工作面切眼支護質(zhì)量是確保切眼掘進和綜采設備安裝效率的重要基礎，特別對于圍巖條件差的切眼，更應科學合理的選擇支護方法［1］。梨園礦所采煤層為二1煤層，煤層均厚4.5 m，因煤層較厚，在布置切眼時往往會留有2 m左右的頂煤，且直接頂為泥巖，穩(wěn)定性較差，故以往在選擇支護時多采用被動式架棚支護，雖然支護強度大，但因施工時的動壓影響，棚子容易扭斜變形，且在安裝設備時需要對棚子進行回收，費時費力。為了提高工作面單產(chǎn)，支架型號選擇為ZY8000/25/50D，根據(jù)支架尺寸要求，21190工作面切眼采用大跨度，寬度為8.5 m，高度為3.7 m的大跨度切眼，為提高巷道掘進和設備安裝效率，決定采用錨網(wǎng)索支護，局部條件較差地段采用架設U型鋼棚支護。通過該支護方式的實施，切眼圍巖收斂變形得到了有效控制，為切眼掘進和綜采設備安裝提供了有利條件。

1 切眼概況

21190工作面東部為采區(qū)保護煤柱，南部為21170工作面采空區(qū)，北部和西部為實體煤。工作面所采煤層為二1煤層傾角平均為7°，屬于穩(wěn)定可采厚煤層。工作面直接頂為厚0.28～1.13 m的泥巖，基本頂為厚3.44～16.65 m的砂巖，直接底為厚0～1.3 m的粉砂巖，基本底為厚1.1～14.2 m的粉細砂巖。地質(zhì)結(jié)構相對復雜，整體處于一單斜構造，在掘進過程中揭露多條斷層，且派生小斷層發(fā)育，圍巖整體屬于Ⅲ類，中等穩(wěn)定，預計巷道頂?shù)装迨諗柯蕿?0%～20%。根據(jù)切眼的地質(zhì)條件和斷石情況，決定采用錨網(wǎng)索支護，局部異常地帶采用U29型鋼拱形棚支護。

2 傳統(tǒng)架棚支護利弊分析

以往的綜采工作面切眼支護多采用工字鋼梯形棚支護和U型鋼拱形棚子支護，屬于被動式支護，支護強度大，在頂板條件差、礦壓壓力顯現(xiàn)明顯、支護難度大的切眼巷道應用效果較好。架棚支護投資成本較高，需要投入大量的人力和物力，職工勞動強度大、施工速度緩慢，對于巷道高效施工不利。在切眼選用架棚支護時，巷道掘進過程中的導硐和刷幫時圍巖應力重新分布，造成上部頂板和頂煤的強度整體性和自承載能力大幅度降低，特別是在支護前期的等壓期間，巷道圍巖破碎會進一步加劇，若巷道成型質(zhì)量差時，棚架會因頂?shù)缀蛢蓭褪芰Σ痪霈F(xiàn)扭曲變形等［2-3］。在切眼巷道采取架棚支護后，設備安裝期間還牽涉到棚子的回收、臨時支護等問題。因此，工作效率低、勞動強度大，不利于提高工作面的安裝效率。

3 切眼支護實踐

3.1 正常地段支護

錨網(wǎng)索支護屬利用錨桿或錨索的懸吊理論和組合拱理論，當頂板條件較好、巖性致密堅硬，可充分利用其懸吊作用，當頂板破碎、礦壓大采用其組合拱作用加以支護，對頂板和兩幫鋪網(wǎng)可以充分的進行護幫和護頂［4］。切眼錨網(wǎng)索支護可通過預緊力對切眼圍巖形成主動支護力，促使外部巖體在錨桿或錨索作用下承受壓力，進而降低巷道表面圍巖變形，且錨網(wǎng)索支護具有一定的讓壓作用，可避免巷道圍巖變形造成支護體系失效，同時，錨網(wǎng)索支護施工速度快、投資成本低、不影響工作面設備安裝和試采。鑒于此，同時結(jié)合工作面圍巖特性及切眼頂煤厚度等因素決定在切眼實施錨網(wǎng)索支護，見圖1。

（1）切眼兩幫支護：選用規(guī)格Φ20 mm×2400 mm的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿間排距為800 mm×800 mm，每根錨桿采用K2350、CK2350樹脂錨固劑各一支進行錨固，錨固力要求不低于75 kN，錨盤選用Φ120 mm的圓鋼托盤，金屬網(wǎng)選用由10#鐵絲編制的孔格50 mm×50 mm的菱形網(wǎng)，網(wǎng)片壓茬100 mm，每隔200 mm用14#鐵絲雙股綁扎牢固。

（2）頂板支護：選用規(guī)格Φ20 mm×2800 mm等強樹脂錨桿，錨桿間排距為800 mm×800 mm，每根錨桿采用1根Z2550樹脂錨固劑進行錨固，錨固力要求不低于75 kN，錨盤選用Φ120 mm的圓鋼托盤。錨索選用Φ17.8 mm×8300 mm的鋼絞繩，錨索間排距為1600 mm×1600 mm，錨索盤規(guī)格（長×寬×厚）為200 mm×200 mm×10 mm的方托盤，每根錨索采用1根K2550及2根Z2550樹脂錨固劑，要求預緊力不低于150 kN，錨索配合W鋼帶支護，鋼帶規(guī)格（長×寬）為3400 mm×180 mm，頂網(wǎng)與幫網(wǎng)規(guī)格相同?？紤]到切眼跨度較大，決定在切眼中部布置兩趟托棚，托棚采用單體柱配合11#礦工鋼進行架設，托棚間距為600 mm，每趟托棚單體柱間距為800 mm，要求單體柱初撐力不低于90 kN，單體柱要求有防倒裝置。

圖1 21190工作面切眼正常地段支護

3.2 異常地段支護

因受構造和頂板淋水影響，21190工作面切眼個別地段圍巖條件較差，頂板破碎程度較高，采用錨網(wǎng)索支護難以達到預期支護目的，鑒于此，決定采用U29型鋼架棚支護，棚子中寬4215 mm，高3200 mm，棚距700 mm，棚腿扎角78°，棚腿與梁搭接長度為500 mm，搭接處采用2副卡纜進行固定，在局部壓力較大地點卡纜數(shù)量可適當增加，相鄰棚子卡纜間采用連接板進行固定，棚子與圍巖間采用半圓木進行背實。工作面架棚支護參數(shù)見圖2。

圖2 21190工作面切眼異常地段支護(單位/mm)

3.3 支護效果分析

為了掌握21190工作面切眼支護效果，在掘進施工過程中每隔20 m布置1個十字交叉觀測點，安排專人每班對巷道收斂變形進行觀測。錨網(wǎng)索支護地段觀測結(jié)果顯示，巷道收斂變形主要發(fā)生在距離掘進工作面50 m范圍，兩幫收斂累計變形平均為245 mm，頂?shù)资諗坷塾嬜冃纹骄鶠?03 mm，其中80%的收斂變形量發(fā)生在距離掘進工作面20m范圍內(nèi)，兩幫收斂變形量為173 mm，約占總變形量的71%，頂?shù)资諗孔冃瘟繛?9 mm，約占總變形量的67%。U型鋼棚支護段觀測結(jié)果顯示，兩幫收縮量為35 mm，頂?shù)装迨湛s量為17 mm，變形量基本可忽略。

4 結(jié)語

切眼支護質(zhì)量直接影響著巷道掘進效率和工作面綜采設備的安裝是否順利。根據(jù)21190工作面的圍巖特性和地質(zhì)條件，在正常地段和異常地段分別采用錨網(wǎng)索主動支護和架棚被動支護，有效的控制了切眼巷道收斂變形，提高了巷道圍巖的穩(wěn)定性和自承載能力。21190工作面切眼支護實踐也表明，在進行切眼支護時要充分考慮每種支護方式的利弊，要取其利、去其弊，對于切眼支護根據(jù)地質(zhì)條件和圍巖特性選擇多種支護方式并行不失為切眼支護的有效手段。