大断面一次成巷支护技术在切眼中的应用

作者：李亚男

来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》 2014年第10期

李亚男（河南能源化工集团义煤公司耿村煤矿）

摘要：基于耿村煤矿12230 工作面施工现状，提出一次成巷支护在大断面切眼施工中的技术思路，分析切眼断面及支护设计，明确支护技术优缺点，为同类水文地质条件下的断面切眼支护施工积累成功经验。

关键词：切眼断面一次成巷支护设计

1 概述

耿村煤矿12230 工作面切眼在施工大断面一次成巷切眼期间，采用锚网索作为主动支护，36U 型钢棚和液压抬棚作为辅助支护的支护形式。尽管切眼顶板条件比较差，切眼宽度较大，支护存在一定的困难，但经过精心设计，切眼支护良好，满足了综采支架的安装要求。

2 工作面概况

耿村煤矿12230 工作面位于西采区东翼，2-3 煤轨道下山和皮带下山东侧，其上部的1-2 煤已回采完毕(2-3煤与1-2 煤之间相距42.6m)，该面上巷距已回采的(2-3）12210 工作面下巷8m，东部切眼位置平均距（2-3）13160工作面采空区30m，南部为未开采的2-3 煤实体。该工作面位于2-3 煤层，位于煤系地层义马组底部砾岩段之上，下距三叠系地层0.5-28.92m，顶板为灰黑色泥岩，具隐蔽水平层理，含少量植物化石碎片，致密坚硬，厚37-42m；底板为灰黑色泥岩，含少量碳化植物化石碎片，厚4-6m。矿井构造简单，水文地质条件中等，为高瓦斯矿井，煤层属易自然煤层，煤层具有爆炸危险性。煤层厚度12-25m，走向长度约1100-1200m，倾斜长度200m，煤层倾角10毅～13毅。工作面采用综合机械化放顶煤开采， 选用MG300/730 采煤机落煤，采用ZF8600/18/35 综采放顶煤支架支护。

3 切眼断面及支护设计

3.1 切眼断面形状

根据目前情况，结合已掘过的切眼的经验数据，采用工程类比法进行对比，在现有的支护强度下，尽可能增加有效断面，以满足通风、行人、运输及安全的需要，设计断面为拱形断面，支护形式为锚网索+36U 型钢+ 液压抬棚复合支护，净宽度8.5m，净高度4.26m，掘进断面32.2m2，有效断面24.8m2。

3.2 施工方法

12230 工作面切眼设计长度200m，根据该切眼的实际情况，由下巷开始掘进切眼，炮掘

30m 以后，开始采用综掘机进行掘进，炮掘和综掘均采用一次成巷技术，顶板采用锚杆、锚索、液压抬棚和单体柱等进行联合支护。

3.3 支护设计及主要参数的确定

锚网索+36U 型钢复合支护在耿村煤矿作为主要支护形式，经实践证明使用效果好，而采用锚索和树脂药卷配合使用，加固深度大，承载能力高，安装工序简单，得到普遍推广，所以在

该切眼施工中，根据顶底板岩性分析，在使用锚网索支护的同时，配合36U 型钢棚和液压抬棚联合支护，在这种支护下，可取得良好的效果。

支护形式为锚网索支护。锚杆为Φ22×2500mm 无纵筋锚杆，用1.7×4.5m 的菱形铁丝网作锚网索。锚杆每21 根做一排并且打成一直线，间排距0.7×0.7m（误差控制在±100mm 以内），锚杆角度最小75毅。锚杆托盘与煤壁密贴，若空隙大可将木托盘加设在铁托盘内，紧固螺丝，预留10～40mm 的外露长度。将树脂药卷装入锚杆孔。菱形铁丝网搭接100mm，每150mm 连接一扣，用12 号网丝连三圈，锚杆设计承载力100kN，锚杆钻机为风动钻机；切眼顶部打设锚索，每排七根，间排距1.4m×1.4m，两侧锚索与竖直方向成30毅夹角，锚索采用

Φ17.8×6000mm的钢绞绳，锁头以外外露150～250mm 锚索，锚索钻孔方向应该达到钻孔轴线与设计轴线的偏差角≤3毅，按照5700mm 的锚索安装深度控制实际锚索安装深度（至少达到设计安装深度的95％），最小的锚索预应力应该达到200kN 设计承载力的90％。通常预应力值是承载力的50%～60%，锚索间排距误差不超过±100mm。锚杆孔内装设树脂药卷4 节，药卷搅拌15s。36U 型棚由五部分组成，腿长3426mm（弧长），共两根，梁长3240mm（弧长），共三根；梁、腿搭接500mm，误差控制在±20mm 范围内；梁腿搭接部位上卡具三套，通过1275mm 连板连接中间的卡具，棚子迎山有力，顶板与两帮分别让压300mm和500mm，空顶距控制在0.3m 以内，棚距（中- 中）1.5m；切眼中间打设2 路液压抬棚加强支护，两侧打设2路单体柱加强支护。

切眼支护断面图如下图：

4 支护技术的优缺点

耿村煤矿采用该种支护技术的优点：

①一次成巷提高了机器设备运行质量，大幅度提高了掘进速度，缩短了切眼施工工期，省工省时，从掘进小断面到扩切眼需二次成巷，一般需要70d 左右，而采用综掘大断面一次成巷支护技术工期需要50d，缩短工期约20d，为工作面早日投产打下了良好基础。

②断面变形量在控制范围之内满足了安装要求，支护效果好。观测结果表明，在该切眼贯通至工作面安装完毕，顶底板累计变形量300mm，两帮相对位移量200mm，U型钢棚基本不发生形变，支护强度符合切眼设计及装配要求，二次修巷工程量大幅缩减，影响时间也有所缩减，施工效率明显提高。

③消除了不安全隐患，安全指数得到了极大提高。以往在切眼施工及装设综采支架时常伴有顶板事故，但采用该支护形式后，顶板事故得到有效控制。

④综合技术的运用使现代化企业水平进一步提升。大断面一次成巷支护技术在煤矿生产中的成功应用，为同类生产状况下巷道支护施工积累了成功经验。

⑤大跨度切眼一次成巷施工所采用的主动支护与被动支护相结合的联合支护形式，可以说是一次成功的探索，支护效果良好，而且能够提高后续的综采安装成功率。⑥锚索及锚杆主动支护形式适用于稳定性差不易于支护的围岩巷道，能够大大提高巷道施工的安全系数，同时改善职工作业环境。

缺点：

①一次材料费投入大。

②巷道的增高增加了工人的劳动强度。

③施工难度增大，日进尺降低。

5 效益分析

基于综合分析，切眼大断面一次成巷支护技术虽然造价稍高，但安全系数高，且技术上可行，能够大幅提高综合治理效率，避免巷道频繁修复影响正常生产和巷道通风，并且对防治冲击地压更为安全可靠，施工中巷道宽敞明亮，作业环境良好。

6 结论

总而言之，切眼大断面一次成巷技术在掘进和使用上效果非常明显，可推广应用在同等地质条件下的综采切眼施工中，扩大锚杆、锚索、U 型棚和液压抬棚的联合支护的使用范围，提高联合支护在巷道中的使用比例。

参考文献：

[1]李季，刘洪涛，王志刚，张浩.薄基岩大断面切眼超长锚杆锚索联合支护技术研究[J].煤炭工程，2013(07).

[2]吕孟展.切眼全锚支护一次成巷技术及效益分析[J].山西科技，2004(05).

[3]蒋绪成.综采大断面切眼支护技术研究[J].中小企业管理与科技(下旬刊)，2009(12).

[4]刘志刚，毕寸光.厚煤层大断面综采切眼支护技术研究与实践[J].价值工程，2010(36).

作者简介：李亚男（1985-），男，河南孟津人，本科，毕业于河南理工大学采矿工程专业，助理工程师，现在河南能源化工集团义煤公司耿村煤矿生产科任副科长。