【摘要】七煤集團(tuán)（公司）龍湖礦自1999年推廣輕型支架綜采放頂煤工藝，工作面切眼原采用11群工字鋼和子棚切合單體液壓支柱護(hù)幫等多種材料聯(lián)合支護(hù)形式。通過(guò)實(shí)踐，這種支護(hù)形式存在以下明顯缺點(diǎn)和不足：A.切眼跨度大，項(xiàng)梁最大跨度達(dá)3.2m，己接近變形的允許極限，為防頂梁變形，需使用兩根工字鋼對(duì)接，其端頭互錯(cuò)200m，其下以5根單體液壓支柱支撐，巷道后期維修最大。B.采煤工作面端頭及超前支護(hù)工藝復(fù)雜，工作面安裝困難，巷道造價(jià)高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，嚴(yán)重制約了綜放設(shè)備高產(chǎn)高效作用的發(fā)揮。C.由于架棚支護(hù)屬被動(dòng)支護(hù)，頂板難控制，容易在頂梁之上形成冒空區(qū)，給煤層自燃留下隱患。
前言
針對(duì)上述情況，為適應(yīng)新的采煤工藝，提高煤炭生產(chǎn)效率，集團(tuán)公司與中國(guó)礦業(yè)大學(xué)合作在對(duì)我礦特厚極羅煤層成分調(diào)研、認(rèn)證的基礎(chǔ)上，于2000年9月在8415工作面切眼進(jìn)行大斷面沿底掘進(jìn)煤巷錨桿（索）支護(hù)試驗(yàn)。
1.地質(zhì)條件
8415工作面位于84年下采區(qū)第4區(qū)段南，工作面上方為8415采空區(qū)，下為84下皮帶機(jī)下的保護(hù)煤柱，工作面走向長(zhǎng)444m，傾斜長(zhǎng)度125m，標(biāo)高522m-560.7m，煤層厚度8m-10m，傾角平均17度，其硬度系數(shù)0.3-0.5，屬極軟煤層，8煤層賦存穩(wěn)定，煤質(zhì)松軟，光澤暗淡，呈鱗片狀結(jié)構(gòu)。煤層中有2-3導(dǎo)0.4m～0.6m泥巖夾矸，底層夾矸底板1.8m-2.4m左右，對(duì)錨矸支護(hù)有一定影響，直接頂為3-5m砂泥巖互層，易冒落。直接面為1.2-1.5m厚粉砂質(zhì)泥巖，老底為6-9m堅(jiān)硬砂泥巖互層。
煤層易自燃，發(fā)火期為3-6個(gè)月，瓦斯含量高，在機(jī)巷掘進(jìn)施工中，經(jīng)常有瓦斯釋放產(chǎn)生的炮，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，主要受老塘水和項(xiàng)板裂隙水的威脅。
2.支護(hù)原理
巷道掘進(jìn)后，周圍煤體為相互聯(lián)系的有機(jī)整體，對(duì)巷道周圍進(jìn)行任何力學(xué)作用，都會(huì)通過(guò)媒體傳遞到巷道保部位，產(chǎn)生不同的力學(xué)效應(yīng)。錨桿支護(hù)就是通過(guò)巷道淺部媒體有效加固來(lái)控制圍巖變形，錨索則是對(duì)巷道周圍錨桿支護(hù)的煤體起加強(qiáng)作用。因此，選擇合理的錨桿（索）地護(hù)形式、參數(shù)，能夠較好地控制巷道變形，起到良好的支護(hù)效果。
3.切眼支護(hù)設(shè)計(jì)
切眼為矩形斷面，凈寬4.7m，凈高2.4m。根據(jù)巷道斷面大，煤體硬度系數(shù)低且裂隙發(fā)育，支承能力差的特點(diǎn)，結(jié)合機(jī)巷施工中間出現(xiàn)因瓦斯釋放及應(yīng)力重新分布的情況，決定切肯采用“錨（索）一帶一網(wǎng)”的支護(hù)形式。
3.1切眼支護(hù)參數(shù)
切眼沿底掘進(jìn)，頂部為松軟煤層，煤厚5.7m，開(kāi)挖后頂暴露面稍大就易發(fā)生冒落，并可能導(dǎo)致頂板整體失衡，因此必須強(qiáng)化頂板管理，減少其暴露時(shí)間。從以上原則出發(fā)，切眼項(xiàng)板采用20mm×200mm高強(qiáng)螺紡鋼桿，間排距850mm×600mm配合“W”型鋼帶金屬網(wǎng)護(hù)頂，在距巷幫兩側(cè)1.2m處沿傾向布置2排長(zhǎng)8.4m、直徑15.24mm錨索，加強(qiáng)支護(hù)，錨索間距2.7m。
3.2兩幫支護(hù)參數(shù)
巷道兩幫煤體強(qiáng)度低，在圍巖承載結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)為最弱，兩幫大范圍的破壞必然導(dǎo)致頂?shù)装遄冃卧龃?，必須加?qiáng)對(duì)幫角的支護(hù)強(qiáng)度，從而提高切肯圍巖整體狗寶性，因此，切眼兩幫采用18mm×1500mm高強(qiáng)螺紋錨桿樹(shù)脂藥卷，配合鋼盤梯子梁金屬網(wǎng)產(chǎn)合支護(hù)，錨桿間距800mm×800mm。
4.施工工藝
由于煤層硬度低，極易冒落，再加上瓦斯釋放及開(kāi)采后應(yīng)力重新分布造成煤炮，使原本松的頂煤更加難以控制，錨桿（索）支護(hù)很難實(shí)現(xiàn)。因此，切眼選用導(dǎo)峒法施工，先施工斷面為2.8m、2.4m的導(dǎo)峒，貫通后再擴(kuò)寬至設(shè)計(jì)斷面。
4.1頂錨桿施工工藝
先從巷道迎頭的一側(cè)用風(fēng)鎬落煤，挖掘至設(shè)計(jì)高度。鋪?lái)敳拷饘倬W(wǎng)，并在w鋼帶的中部打上一棵單體支柱。用錨桿鉆機(jī)從鋼帶中打頂眼，至設(shè)計(jì)密度，將兩卷中速樹(shù)脂錨固劑依次送入眼孔中，用錨桿端頭抵住錨固劑送入孔底，用鉆機(jī)攪拌30s，停lmin后上緊螺母，完成錨桿的安裝。另一側(cè)采用相同的方法施工。
4.2幫錨桿施工工藝
按設(shè)計(jì)寬度將巷道兩幫刷齊，鋪金屬網(wǎng)鋼梯子梁，然后鉆孔、吹眼、攪拌樹(shù)脂和安裝錨桿，幫錨桿緊跟迎頭。
4.3錨索施工工藝
用頂錨桿鉆機(jī)在每根上1.0m可接長(zhǎng)鉆桿打眼，當(dāng)孔，深至8.0m停止，用鋼絞線將兩卷中速樹(shù)脂錨固劑送入孔底，安裝攪拌器攪拌，等待2min后卸下攪拌連接器，完成錨索的內(nèi)錨固，1h后用張拉千斤頂張拉到8-10t時(shí)，即完成錨索的安裝。
5.經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益
與工字鋼架棚巷道相比，新的支護(hù)形式具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
5.1改善巷道支護(hù)情況，提高巷道斷面利用率。
5.2減小工字鋼、坑木消耗12.2萬(wàn)元，降低單體液壓支柱租賃費(fèi)及工資支出計(jì)9萬(wàn)元。
5.3巷道后期維修量減少，裝面速度快，工序簡(jiǎn)單。
5.4為同類型煤層推廣錨桿（索）支護(hù)提供了技術(shù)和實(shí)踐上的經(jīng)驗(yàn)。
6.存在問(wèn)題及對(duì)策
6.1支護(hù)理論
原來(lái)的錨桿護(hù)理論不能完全適應(yīng)特厚極軟煤層錨桿（索）支護(hù)設(shè)計(jì)要求，為提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性，需對(duì)其機(jī)理和設(shè)計(jì)方法作進(jìn)一步的研究和探索。
6.2切眼頂板下沉控制
依據(jù)機(jī)巷頂?shù)装逑鄬?duì)位移量觀測(cè)結(jié)果，切眼高度設(shè)計(jì)時(shí)最大相對(duì)位移量取300mm，但導(dǎo)峒刷寬后，巷道跨度有2.8增大至4.7，切眼頂板急劇下沉，局部達(dá)500mm，為此采取了以下措施。
6.2.1加強(qiáng)項(xiàng)板監(jiān)控，在頂板下沉量較大處增打金屬錨桿和錨索。
6.2.2采取外注重式單體液壓支柱與鋼絞頂切眼上端頭支護(hù)。為滿足進(jìn)架要墳，切眼上端頭最大錨縈。
6.2.3沿進(jìn)架路線彎道采用單體支柱配合11拌工字鋼和梁加強(qiáng)支護(hù)。
6.2.4施工機(jī)具。由于施工時(shí)頂、幫錨桿安裝使用不同機(jī)具，次第不高，限制了掘進(jìn)速度實(shí)現(xiàn)掘錨一體化，提高單進(jìn)，是值得研究的課題之一。
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