[摘要]根據(jù)雞西礦業(yè)集團正陽煤礦一采深部37#層煤層賦存條件，結合錨桿支護機理進行理論分析，合理選擇厚煤層巷道錨桿支護方式和支護參數(shù)；分析了厚煤層掘進留頂煤錨桿支護的技術效果，以及經(jīng)濟效益和社會效益。
雞西礦業(yè)集團正陽煤礦一采區(qū)深部37#層煤層賦存深度為440m，可采儲量380萬t。煤層總厚度為4.0-5.0m，全層灰分41.48%，發(fā)熱量4100卡。如采全高存在二個方面的問題：一是集團公司沒有適合采高的架型；二是上分層煤層含矸率高，煤質差、售價低，煤炭沒有市場，影響全礦經(jīng)濟效益。如采下分層（采高2.3m），煤層灰分為34%，發(fā)熱量4700卡，即適合正陽礦綜采生產(chǎn)又有利于提高礦井經(jīng)濟效益。通過方案對比確定了開采下分層的方案，這就要求掘進要留1.7m的煤炭頂施工，而這部分頂板層理、節(jié)理發(fā)育，難以維護，給掘進頂板管理帶來了較大的因難。因此，優(yōu)化巷道支護方案，合理確定支護參數(shù)是解決37#層掘進的關健。（如圖1）。
1留頂煤掘進錨桿支護的確定
1.1巷道圍巖支護條件及支護機理分析。根據(jù)一采深部37#層煤層賦存條件，綜合考慮采煤時上、下巷超前支護煤質等因素，確定掘進巷道頂板沿0.6m煤頁巖以下2.3m施工，這就要求掘進時需留1.7m厚的煤炭頂板，按巷道圍巖狀況分類屬Ⅳ類半煤巖巷道，其直接頂板易垮落，難以維護。煤層硬度系數(shù)為f=2.0，堅硬無片幫現(xiàn)象，不需幫錨支護。
根據(jù)巷道圍巖特點，掘進采取短掘短錨，支護及時，頂板尚未下沉或尚未出現(xiàn)離層就及時安裝上錨桿，當錨桿預應力達到一定程度時，錨桿長度范圍內和錨桿長度以上的頂板離層得到控制，使巷道頂板形成“剛性”頂板，以克服高水平應力對頂板穩(wěn)定性的影響，充分利用水平應力來維護頂板的穩(wěn)定性。
錨索長度大，快速承載能力強，形成壓縮圈厚度大，對頂板進行深錨產(chǎn)生強力的懸吊作用，可將不穩(wěn)定的頂板懸吊在堅硬穩(wěn)定的砂巖上，大預緊力作用使頂板形成組合拱梁，可提高頂板的整體性和穩(wěn)定性，防止頂板冒落。
1.2支護方式的確定。根據(jù)上述分析，采深部37#層掘進施工時支護方式確定為高強預應力錨桿+鋼筋托梁+錨網(wǎng)+錨索聯(lián)合支護。
巷道頂板布置4根18mm變形螺紋鋼制作的錨桿和l根15.24mm、長5m錨索，其中巷中2根錨桿由于受巷高限制選用1.8m長錨桿垂直巷道頂板，兩側肩窩錨桿（2.4m）向巷幫方向與頂板呈70°角布置；錨索在巷中垂直頂板布置。
輔助支護材料：錨桿配l8mm螺紋鋼焊接成的2.8m長鋼筋托梁；錨網(wǎng)采用10#鋼絲編編織的梭形網(wǎng)，網(wǎng)片規(guī)格為2000×1500mm；錨索配400mm×400mm×l2mm鋼板作托盤。
錨桿支護施工機具：錨桿、錨索鉆孔采用MQT-90A型風動式錨桿鉆機；錨索采用YDC-120型張拉千斤頂、YJ190-15型液壓剪、QYB-50型氣動液壓泵。
頂板支護施工工藝：
?。?）頂板錨、網(wǎng)、帶支護：鉆錨桿孔——鋪網(wǎng)、鋼筋托梁—上鉆孔樹脂錨固濟—安設錨桿—快速攪拌—凝固后上螺母。
?。?）錨索支護：鉆孔、清孔—上鉆孔樹脂錨固濟—安設錨索—攪拌—凝固后安設托盤、鎖具—張拉至設計預應力。
1.3錨桿支護參數(shù)的確定
以正陽礦302綜掘隊施工的一采深部37#層左四大巷錨桿支護設計為例。該巷是為綜采接續(xù)施工的采煤運輸巷，設計工程量730m，頂板沿0.6m煤頁巖施工，底板沿1.0m細砂巖施工，巷道凈寬3.2m，凈高2.23m，巷道斷面為矩形（如圖二）。經(jīng)反復論匠和現(xiàn)場實踐，將錨桿支護參數(shù)確定為：
錨桿長度應為2.4m，但因巷道高度受限，巷中2根錨桿取1.8m，肩窩2根錨桿取2.4m，錨、排距為800mm×800mm，每排布置4根錨桿，呈方形布置；錨索長度取5m，每3m布置1根。
通過查閱有關資料，將所確定的支護參數(shù)進行了理論驗算.從而驗證了支護參數(shù)的可靠性。
頂板支護參數(shù)驗算計算參數(shù)：巷道埋深Z=440m，巖石密度R=20KN/M3，懸吊巖層M=1.7m煤頁巖。
?。?）頂板最小支護強度P=M×R=1.7×20=34KPa.（2）每米巷道錨桿及錨索需要承受的載荷Q=P×B：34×3.2=108.8KN.（巷寬B=3.2m）.（3）每米巷道錨桿提供的載荷Ql二（2×Pm×η+2Pm×ηl×COS20°）÷0.8=（2×65×0.7+2×65×0.7×COS20°）；0.8=220KN錨桿錨固力Pm=65KN.（4）每米巷道錨索懸吊支護提供的載荷。
錨索15.24mm的鋼絞線制作，其工作載荷為Q2=176KN.如巷道每3m布置1根錨索，錨桿與錨索共同提供的載荷為：Q1+Q2/3=220+176/3=278>Q，滿足支護需要。（5）錨桿、錨索長度計算：L=L1+L2+L3式中：L1：外露長度：錨桿70mm，錨索200mm；L2：懸吊長度：錨桿1.63m，錨索3.8m；L3：錨固長度：錨桿0.7m，錨索1.0m.
通過施工一采深部37#左四大巷實踐證明，使用錨、網(wǎng)、梁和錨索聯(lián)合支護效果大大優(yōu)于鋼梁木腿棚子支護效果。錨桿支護巷道掘進期間頂?shù)装逡平繛?0-100mm，巷道斷面收縮變形僅為3%-50%；而在同一巷道架棚支護段，巷道頂?shù)装逡平窟_150-200mm，棚梁多處被壓彎變形，多處進行重復備棚支護，巷道斷面收縮大，中高不能滿足生產(chǎn)需要，支護效果明顯不如錨桿支護。
2技術經(jīng)濟效益及社會效益
2.1發(fā)揮巖體的自承能力，支護效果好。錨桿支護是主動及時支護，短掘短錨能及時有效地控制頓板下沉。錨索支護彌補了錨桿長度的不足，承載能力強，增強了頂板巖層的整體穩(wěn)定性，使整體支護效果好，不需二次維護。
2.2降低工人勞動強度，提高單進水平錨桿、錨索聯(lián)合支護構件簡單、重量輕，運輸、安裝方便，與架棚支護相比減輕了工人的勞動強度，提高了工效，月進度可提高100m以上。
2.3節(jié)約材料、降低支護成本。利用錨桿、錨索聯(lián)合支護能節(jié)約大量的工字鋼、坑木。據(jù)測算，錨桿、錨索聯(lián)合支護成本364元/m，工字鋼棚支護成本650元/m，采用錨桿、錨索聯(lián)合支護比工字鋼棚支護每米節(jié)約286元。
2.4社會效益顯著。采用錨、網(wǎng)、帶和錨索聯(lián)合支護，其運輸量、運輸環(huán)節(jié)及消耗量都少，工人勞動強度低。短掘短錨消除了空頂作業(yè)，改善廠安全環(huán)境。
總之，錨、網(wǎng)、帶和錨索聯(lián)合支護可使掘進成本降低40%，巷道斷面利用率提高20%，通風阻力下降10%，明顯地改善安全生產(chǎn)環(huán)境，提高了效益。
3錨桿、錨索聯(lián)合支護存在的問題與對策
3.1建立一套錨桿支護理論和技術規(guī)范。基層技術人員在巷道支護設計時，缺乏理論指導，不是浪費了材料，就是給回采、掘進帶來隱患。因此，急需建立一套能夠指導煤礦錨桿支護的理論，編制出礦區(qū)錨桿支護技術規(guī)范，在提高錨桿錨固力水平的同時，合理確定錨桿參數(shù)、布置方式，減少成本支出，保證安全生產(chǎn)。
3.2完善錨桿支護檢測監(jiān)控手段?，F(xiàn)場檢測監(jiān)控是煤礦支護技術的重要組成部分，也是錨桿支護動態(tài)信息設計方法的核心內容之一，利用多點位移計、頂板離層指示儀、錨桿測力計，對圍巖移動和錨桿受力實施檢測監(jiān)控，及時修改完善錨桿支護設計，更好的指導煤礦支護技術改進。
4、結論
錨、網(wǎng)、帶和錨索聯(lián)合支護技術在正陽礦一采深部37#層左四工作面首次應用成功，取得了顯著的技術經(jīng)濟效益和社會效益。證明這種支護形式在厚煤層留煤頂施工中的應用是切實可行的，為厚煤層留頂煤掘進支護積累了經(jīng)驗，在集團公司及正陽礦具有廣泛的推廣使用價值。
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