【摘要】隨著煤礦開采深度增加，綜采工作面頂板控制成為安全生產(chǎn)控制重點，為此，研究深井綜采面破碎頂板錨桿錨索加固的新技術(shù)，從而安全經(jīng)濟地控制深井復(fù)雜工作面的破碎頂板，實現(xiàn)安全高效生產(chǎn)。
1.概述
綜采面冒頂一般是局部的，由地質(zhì)構(gòu)造、巖性局部惡化、部分支架失效等引起。冒頂后形成的自由面更促使煤體上方的巖體松塌，在支架尚未前移支撐前就向內(nèi)擴展，一處冒頂能造成整個工作面無法推進。
傳統(tǒng)的頂板控制方法頂板控制效果不好，安全可靠程度不高，綜采工作面生產(chǎn)能力難于有效發(fā)揮；使用馬利散注漿加固破碎頂板雖然效果較好，但馬利散非常昂貴，而且馬麗散藥劑具有腐蝕性，注漿工藝也相對復(fù)雜，對生產(chǎn)組織有一定影響，嚴(yán)重制約其全面推廣應(yīng)用。為此，研究深井綜采面破碎頂板錨桿錨索加固的新技術(shù)，從而安全經(jīng)濟地控制深井復(fù)雜工作面的破碎頂板，從而安全高效地組織生產(chǎn)。
2.錨桿錨索支護原理
錨桿支護是通過圍巖內(nèi)部的桿體，改變圍巖本身的力學(xué)狀態(tài)，提高圍巖的強度，從而在巷道周圍巖體內(nèi)形成一個完整穩(wěn)定的承載圈，與圍巖共同作用，達到維護巷道的目的。錨桿支護起到了主動加固圍巖的作用。如何正確認識錨桿及錨桿系統(tǒng)的作用機理，對于正確地設(shè)計和應(yīng)用錨桿支護，最大限度地發(fā)揮錨桿系統(tǒng)的主動支護能力，具有非常重要的意義。
錨桿支護理論分傳統(tǒng)錨桿支護理論、圍巖松動圈支護理論、軟巖工程力學(xué)理論，其中傳統(tǒng)的錨桿支護理論分為懸吊理論、組合梁理論、組合拱（壓縮拱）理論、最大水平應(yīng)力理論、圍巖強度強化理論和預(yù)應(yīng)力支護理論等。
3.錨桿錨索支護工藝及技術(shù)參數(shù)
錨桿錨索支護是一種主動支護方式，能夠有效改善頂板穩(wěn)定性。斷層破碎帶及漏冒頂茬附近施工頂板錨桿錨索后，煤壁頂板的穩(wěn)定性顯著增強，煤壁區(qū)（支架梁前）漏冒頂現(xiàn)象得到有效控制，漏冒頂范圍得到控制并逐漸減小，直到漏冒頂現(xiàn)象消除，工作面得以正常組織生產(chǎn)。
錨桿錨索支護使用φ20mm×2200mm的左旋無縱筋等強錨桿及其相配套的碟形托盤和木托盤，中速樹脂藥藥卷，型號Z2370，錨桿間距0.75m，排距0.6m，與頂板呈60～75°夾角（斜向煤壁），斷層面兩側(cè)或冒頂茬兩側(cè)的錨桿錨索分別向兩側(cè)斜（與頂板呈60～75°夾角）。使用φ18.9mm×4000mm鋼絞線及錨索托板，中速樹脂藥藥卷，型號Z2370，錨索間距3m，排距1.2m。每進1刀打一次錨桿，一架打兩個錨桿；每進2刀打一次錨索，兩架打一個錨索，即錨桿間距，錨桿錨索與頂板呈60～75°夾角（斜向煤壁），斷層面兩側(cè)或冒頂茬兩側(cè)的錨桿錨索分別向兩側(cè)斜（與頂板呈60～75°夾角）。同時用木錨桿（長度1.6m）配合水泥藥卷打幫錨桿護幫，三花眼或五花眼布置，眼距0.5m。
針對2煤為復(fù)合頂板，2煤頂板的破碎程度要比7煤和9煤嚴(yán)重得多，在選擇錨桿錨索參數(shù)時應(yīng)充分考慮復(fù)合頂板的特點，錨桿長度和錨索長度均有所加長，錨索加密。錨桿間距0.75m，排距0.6m，錨索間距1.5m，排距1.2m，即每進1刀打一次錨桿，一架打兩個錨桿；每進2刀打一次錨索，一架打一個錨索。錨桿錨索與頂板呈50～60°夾角（斜向煤壁），斷層面兩側(cè)或冒頂茬兩側(cè)的錨桿錨索分別向兩側(cè)斜（與頂板呈50～60°夾角），以確保錨桿錨索加固效果。同時用木錨桿（長度1.6m）配合水泥藥卷打幫錨桿護幫，三花眼或五花眼布置，眼距0.5m。采取打錨桿錨索對深部2煤綜采面破碎頂板加固后，頂板加固效果非常好，頂板的穩(wěn)定性顯著增強，配合支架初撐力管理和及時移架等措施，頂板得到有效控制，漏（冒）頂隱患基本消除，工作面得以安全順利推進。
在施工過程中，打完一排錨桿錨索后，采煤機滾筒貼著第一排頂錨桿錨索割煤帶壓擦頂移架，再打第二排錨桿，再割煤帶壓擦頂移架，以后每割一刀打一排錨桿、每割兩刀打一排錨索。工作面出現(xiàn)全巖或半煤巖時，破巖段必須打眼放松動炮，松動巖石后再用采煤機破巖裝巖，嚴(yán)禁用采煤機強行破巖。
4.綜合效益分析
4.1安全效益
深井綜采面破碎頂板錨桿錨索加固技術(shù)可以有效控制綜采面破碎頂板，可以有效防止煤壁片幫、支架梁前頂板漏頂和冒頂，防止因煤壁片幫和梁前漏頂冒頂而發(fā)生傷人事故，職工身體健康和生命安全得到了有效保障，有利于促進煤礦安全管理工作，其安全效益是巨大的。
4.2經(jīng)濟效益
如果采用人工做超前扶超前棚超前支護煤壁區(qū)頂板的方法，第一次做超前檔寬度2.4m，夠向前推進4刀。為保證施工安全，人工做超前扶超前棚必須從上向下逐棚進行，在傾斜煤層綜采工作面條件下，為防止片幫冒頂滾矸事故的發(fā)生，通常只能安排一個茬口施工，一個茬口每個小班可以做超前檔2～4架，做完成超前檔最快需要兩個小班時間。如果采取打錨桿錨索護幫護頂，也是向前推進4刀，打4排錨桿、兩排錨索，最多需要4個小時也就是半個小班時間，影響生產(chǎn)時間多，用工少，勞動強度低。
人工做超前用工字鋼梁扶超前棚，工字鋼梁無法回收，材料費用比打錨桿錨索費用略大。采用錨桿錨索支護技術(shù)護幫護頂比做超前棚超前護頂節(jié)省一個半小班，可多出四刀煤。更為重要的是，使用錨桿錨索支護技術(shù)，能夠及時的控制住頂板，防止出現(xiàn)煤壁片幫掉頂，杜絕冒頂事故，使綜采面能夠順利向前推進，經(jīng)濟效益明顯。
5.結(jié)論
深井綜采面破碎頂板錨桿錨索加固技術(shù)研究與應(yīng)用的生產(chǎn)實踐中表明：
5.1深井綜采面破碎頂板錨桿錨索加固技術(shù)是一種安全高效的破碎頂板加固新技術(shù)，具有成本低、操作方便、省工省力、既經(jīng)濟又安全高效的優(yōu)點，對生產(chǎn)組織影響小，有利于工作面實現(xiàn)安全高效生產(chǎn)。
5.2與人工刷幫扶棚做超前檔等傳統(tǒng)方法相比，破碎頂板錨桿錨索加固具有加固效果好，效率高，成本低等優(yōu)點，有利于工作面實現(xiàn)高效生產(chǎn)。
5.3與馬利散加固技術(shù)相比，錨桿、錨索支護技術(shù)具有成本低廉，經(jīng)濟效益高的優(yōu)點。
5.4推廣應(yīng)用深井綜采面破碎頂板錨桿錨索加固新技術(shù)，是一種加固效果好、成本低、效率高、經(jīng)濟效益好的破碎頂板加固技術(shù)，具有巨大經(jīng)濟效益和安全效益，是一種煤礦用得起而且加固比較效果好的深井綜采面破碎頂板加固技術(shù)，該具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。
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