[摘要]本文以Ⅱ511總采切眼工作面為例，詳細地介紹煤巷錨桿支護在大斷面巷道中的設(shè)計及應(yīng)用，以及對實際條件下所采取的施工安全技術(shù)措施。
石臺煤礦是一個年產(chǎn)煤120萬噸的大型礦井，現(xiàn)5#煤層已成為主采煤層，該煤層結(jié)構(gòu)簡單。Ⅱ511總采工作面位于Ⅱ1采區(qū)，煤厚2.35～3.2m，平均2.5m，煤層傾角4～14°，平均8°，煤的堅固度系數(shù)f值為1.5左右。直接頂為淺灰色粉砂巖，中～細粒以石英為主，硅質(zhì)膠結(jié)，堅硬，波狀層理。，平均厚度5.2m；老頂為淺灰～灰白色細、粉砂巖，平均厚度4.8m。直接底為泥巖～淺灰色粉砂巖，平均厚度為11.2m；老底為灰白色一淺灰色細砂巖，平均厚度3.0m。該掘進工作面煤層賦存基本穩(wěn)定，煤厚0.5～2.04m，平均1.1m。煤層走向112°～130°，傾向4°～13°，傾角4°～14°平均8°。自采用煤巷錨桿支護技術(shù)以來，通過摸索、實踐、總結(jié)，已形成一整套適應(yīng)各類條件的巷道施工經(jīng)驗，總采工作面巷道斷面大，支護困難，通過大家共同努力，制定出“錨帶網(wǎng)”配合錨索聯(lián)合支護的施工方法，取得了較理想的支護效果。
1.巷道斷面及支護方式的選擇
根據(jù)工作面支架安裝和安全生產(chǎn)要求，切眼整體跟頂施工?？紤]機巷、風巷跟頂施工，所以切眼上、下口段破頂施工，一方面保證上口車場長度，另一方面保證巷道的安全使用。
根據(jù)支架安裝要求，切眼斷面為斜矩形：凈寬7.6米，凈高2.4米。
支護方式：頂板采用“錨帶網(wǎng)”聯(lián)合支護，切眼上、下口由于跨度大，采用“錨帶網(wǎng)、錨索”聯(lián)合支護，兩幫采用“錨帶塑網(wǎng)”支護。
2.支護參數(shù)的確定
2.1頂錨桿長度的確定
根據(jù)《中國煤礦巷道圍巖控制》、《圍巖松動圈分類法與設(shè)計建議》中所提供的經(jīng)驗類比法，Ⅱ511切眼頂板屬于中等穩(wěn)定的III類圍巖，松動圈范圍為600～1500mm，錨桿支護參數(shù)按懸吊理論進行計算：
L=L1+L2+L3
式中L――錨桿長度；
L1――錨桿外露長度；
L2――不穩(wěn)定巖層的厚度，取1500mm；
L3――錨桿深入穩(wěn)定巖層的長度，取500mm。
計算得L=2100mm，取錨桿長度為2200mm。
2.2錨桿間排距的確定
根據(jù)每根錨桿懸吊的巖石重量確定，即錨桿懸吊的巖石重量等于錨桿的錨固力。通常錨桿按等距排列，即a=b，則有：
a=
式中a，b――錨桿間、排距；
Q=錨固力，取100kN；
k――錨桿安全系數(shù)，一般為2～3，此取3；
y――巖石體積力，取25kN/m2；
L2――1500mm
計算得a=1000mm；
根據(jù)3#煤層及切眼頂板情況，取錨桿間排距為900*900mm。
2.3錨桿直徑的確定
選用20MnSi高強螺紋鋼錨桿，根據(jù)桿體承載力與錨固力等強度原則，錨桿直徑D按下列公式計算：
D=
式中y――被懸吊巖石容重，取25kN/m3；
a，b――錨桿間排距，取900mm；
h――被懸吊巖層的厚度1500mm；
δ――錨桿屈服強度，取340MPa；
k――安全系數(shù)，取3。
計算得：D=18.5mm，取錨桿直徑20mm。
為確保安全施工，頂板采用高強錨桿配樹脂錨固劑加長錨固，錨固長度不小于1000mm，用K2535和Z2550各一卷，初錨力不小于150Nm，錨固力不小于80kN。
2.4加強支護
?、?11切眼及上、下口斷面大，受巷道高度限制，錨桿長度不能太大，因此錨桿的錨固范圍較小，對錨固區(qū)外的圍巖變形起不到良好的控制作用，很容易引起頂板錨固區(qū)外的煤體膨脹和離層，達到一定程度就會導(dǎo)致頂板大面積冒落，因此需要加強支護，目前常用小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索加強支護，根據(jù)頂板圍巖賦存條件，確定采用錨索加強支護，錨索長5.4m，直徑17.8mm，每4排錨桿安裝兩套錨索，錨索布置在距切眼兩幫1.2米處，每套錨索配樹脂藥卷K2535一支和Z2550兩支，并且導(dǎo)硐與刷幫側(cè)鋼帶、錨索交錯布置。
鋼鋼
2.5幫錨桿支護方式的選擇
由于幫錨桿要求錨固力60KN可以滿足支護需要，所以采用Φ18*1800mm的等強錨桿，根據(jù)現(xiàn)場情況間距800mm，排距800mm，使用樹脂錨固劑加長錨固，K2535和Z2550藥卷各一支。另外附加輕型鋼帶、塑網(wǎng)聯(lián)合支護，初錨力不小于200Nm，錨固力不小于60KN。
3.施工方法及安全技術(shù)措施
由于切眼跨度7.6m，采用“導(dǎo)硐、刷大”和“鉆爆”施工方法，先施工寬4.0m的巷道，貫通后再刷大工作面?zhèn)戎猎O(shè)計斷面。
施工順序：打眼放炮――臨時支護――打頂部錨桿――鋪金屬網(wǎng)――安M型鋼帶――上錨桿托盤――擰緊螺母至規(guī)定扭矩。
幫錨桿施工順序類似頂錨桿。
具體技術(shù)措施如下：
掏槽眼應(yīng)布置在中下部，頂眼距離頂板不小于500mm，控制裝藥量爆破，盡量減少對頂板的震動破壞，風鎬找至設(shè)計尺寸。
每次放炮的深度為900mm，放炮后及時支護，錨桿夠一排打一排，減少頂板的暴露時間，充分發(fā)揮圍巖的自穩(wěn)能力。
嚴格按程序打眼、安裝錨桿、網(wǎng)及鋼帶，打眼至設(shè)計深度，并且眼要直，不出現(xiàn)臺階，安裝樹脂藥卷順序不能顛倒，攪拌（15～20s）和等待（20～30s）時間要充分。
Φ20mm的錨桿配Φ25mm的樹脂藥卷和Φ28mm的鉆頭，實現(xiàn)錨桿鉆孔、樹脂藥卷和錨桿的三徑匹配，達到最佳錨固效果。
導(dǎo)硐為煤壁側(cè)，刷大為老塘側(cè)，合理安排刷大安裝時間，盡可能減少頂板的下沉，有力于工作面的安裝。
切眼刷大時，導(dǎo)硐側(cè)架設(shè)一梁三柱的走向棚管理頂板，梁為2.6m的Π型鋼梁，支柱為DZ25-30/100單體液壓支柱。設(shè)專人管理走向棚，保證支柱正規(guī)有勁，觀察頂板來壓情況，及時給支柱補液，確保初撐力不小于90kN/顆。
巷道刷大只能放松動炮，減少對導(dǎo)硐側(cè)巷道及頂板的破壞；刷大側(cè)鋼帶、錨索與導(dǎo)硐側(cè)鋼帶、錨索交錯布置。
4.經(jīng)濟效益分析
⑴提高巷道支護質(zhì)量，有利于安全生產(chǎn)
錨桿支護為主動支護，能有效地控制圍巖的變形，變荷載為承載體，通過組合、懸吊、強化等作用來組合強化圍巖；控制頂板下沉離層，巷道穩(wěn)定性高，修復(fù)量小，有利于安全生產(chǎn)。
?、平档蛣趧訌姸?，改善作業(yè)環(huán)境
錨桿支護重量輕，易操作，運輸量小，提高了機械化程度；尤其在切眼安裝，操作簡單，減少了回棚工序，增大了切眼的有效空間，保證了切眼快速安全安裝。有利于工作面快速推進，實現(xiàn)高產(chǎn)高效。
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