[摘要]根據(jù)雞西礦業(yè)集團(tuán)正陽煤礦一采深部37#層煤層賦存條件，結(jié)合錨桿支護(hù)機(jī)理進(jìn)行理論分析，合理選擇厚煤層巷道錨桿支護(hù)方式和支護(hù)參數(shù)；分析了厚煤層掘進(jìn)留頂煤錨桿支護(hù)的技術(shù)效果，以及經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
雞西礦業(yè)集團(tuán)正陽煤礦一采區(qū)深部37#層煤層賦存深度為440m，可采儲(chǔ)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(gè)方面的問題：一是集團(tuán)公司沒有適合采高的架型；二是上分層煤層含矸率高，煤質(zhì)差、售價(jià)低，煤炭沒有市場(chǎng)，影響全礦經(jīng)濟(jì)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(jì)效益。通過方案對(duì)比確定了開采下分層的方案，這就要求掘進(jìn)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(hù)，給掘進(jìn)頂板管理帶來了較大的因難。因此，優(yōu)化巷道支護(hù)方案，合理確定支護(hù)參數(shù)是解決37#層掘進(jìn)的關(guān)健。（如圖1）。
1留頂煤掘進(jìn)錨桿支護(hù)的確定
1.1巷道圍巖支護(hù)條件及支護(hù)機(jī)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(shí)上、下巷超前支護(hù)煤質(zhì)等因素，確定掘進(jìn)巷道頂板沿0.6m煤頁巖以下2.3m施工，這就要求掘進(jìn)時(shí)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(hù)。煤層硬度系數(shù)為f=2.0，堅(jiān)硬無片幫現(xiàn)象，不需幫錨支護(hù)。
根據(jù)巷道圍巖特點(diǎn)，掘進(jìn)采取短掘短錨，支護(hù)及時(shí)，頂板尚未下沉或尚未出現(xiàn)離層就及時(shí)安裝上錨桿，當(dāng)錨桿預(yù)應(yīng)力達(dá)到一定程度時(shí)，錨桿長(zhǎng)度范圍內(nèi)和錨桿長(zhǎng)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(yīng)力對(duì)頂板穩(wěn)定性的影響，充分利用水平應(yīng)力來維護(hù)頂板的穩(wěn)定性。
錨索長(zhǎng)度大，快速承載能力強(qiáng)，形成壓縮圈厚度大，對(duì)頂板進(jìn)行深錨產(chǎn)生強(qiáng)力的懸吊作用，可將不穩(wěn)定的頂板懸吊在堅(jiān)硬穩(wěn)定的砂巖上，大預(yù)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(hù)方式的確定。根據(jù)上述分析，采深部37#層掘進(jìn)施工時(shí)支護(hù)方式確定為高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿+鋼筋托梁+錨網(wǎng)+錨索聯(lián)合支護(hù)。
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(zhǎng)5m錨索，其中巷中2根錨桿由于受巷高限制選用1.8m長(zhǎng)錨桿垂直巷道頂板，兩側(cè)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(hù)材料：錨桿配l8mm螺紋鋼焊接成的2.8m長(zhǎng)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(hù)施工機(jī)具：錨桿、錨索鉆孔采用MQT-90A型風(fēng)動(dòng)式錨桿鉆機(jī)；錨索采用YDC-120型張拉千斤頂、YJ190-15型液壓剪、QYB-50型氣動(dòng)液壓泵。
頂板支護(hù)施工工藝：
?。?）頂板錨、網(wǎng)、帶支護(hù)：鉆錨桿孔——鋪網(wǎng)、鋼筋托梁—上鉆孔樹脂錨固濟(jì)—安設(shè)錨桿—快速攪拌—凝固后上螺母。
?。?）錨索支護(hù)：鉆孔、清孔—上鉆孔樹脂錨固濟(jì)—安設(shè)錨索—攪拌—凝固后安設(shè)托盤、鎖具—張拉至設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力。
1.3錨桿支護(hù)參數(shù)的確定
以正陽礦302綜掘隊(duì)施工的一采深部37#層左四大巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)為例。該巷是為綜采接續(xù)施工的采煤運(yùn)輸巷，設(shè)計(jì)工程量730m，頂板沿0.6m煤頁巖施工，底板沿1.0m細(xì)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(fù)論匠和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，將錨桿支護(hù)參數(shù)確定為：
錨桿長(zhǎng)度應(yīng)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(zhǎng)度取5m，每3m布置1根。
通過查閱有關(guān)資料，將所確定的支護(hù)參數(shù)進(jìn)行了理論驗(yàn)算.從而驗(yàn)證了支護(hù)參數(shù)的可靠性。
頂板支護(hù)參數(shù)驗(yàn)算計(jì)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。
（1）頂板最小支護(hù)強(qiáng)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(hù)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(hù)需要。（5）錨桿、錨索長(zhǎng)度計(jì)算：L=L1+L2+L3式中：L1：外露長(zhǎng)度：錨桿70mm，錨索200mm；L2：懸吊長(zhǎng)度：錨桿1.63m，錨索3.8m；L3：錨固長(zhǎng)度：錨桿0.7m，錨索1.0m.
通過施工一采深部37#左四大巷實(shí)踐證明，使用錨、網(wǎng)、梁和錨索聯(lián)合支護(hù)效果大大優(yōu)于鋼梁木腿棚子支護(hù)效果。錨桿支護(hù)巷道掘進(jìn)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(hù)段，巷道頂?shù)装逡平窟_(dá)150-200mm，棚梁多處被壓彎變形，多處進(jìn)行重復(fù)備棚支護(hù)，巷道斷面收縮大，中高不能滿足生產(chǎn)需要，支護(hù)效果明顯不如錨桿支護(hù)。
2技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益
2.1發(fā)揮巖體的自承能力，支護(hù)效果好。錨桿支護(hù)是主動(dòng)及時(shí)支護(hù)，短掘短錨能及時(shí)有效地控制頓板下沉。錨索支護(hù)彌補(bǔ)了錨桿長(zhǎng)度的不足，承載能力強(qiáng)，增強(qiáng)了頂板巖層的整體穩(wěn)定性，使整體支護(hù)效果好，不需二次維護(hù)。
2.2降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高單進(jìn)水平錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)構(gòu)件簡(jiǎn)單、重量輕，運(yùn)輸、安裝方便，與架棚支護(hù)相比減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工效，月進(jìn)度可提高100m以上。
2.3節(jié)約材料、降低支護(hù)成本。利用錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)能節(jié)約大量的工字鋼、坑木。據(jù)測(cè)算，錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)成本364元/m，工字鋼棚支護(hù)成本650元/m，采用錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)比工字鋼棚支護(hù)每米節(jié)約286元。
2.4社會(huì)效益顯著。采用錨、網(wǎng)、帶和錨索聯(lián)合支護(hù)，其運(yùn)輸量、運(yùn)輸環(huán)節(jié)及消耗量都少，工人勞動(dòng)強(qiáng)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(hù)可使掘進(jìn)成本降低40%，巷道斷面利用率提高20%，通風(fēng)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(hù)存在的問題與對(duì)策
3.1建立一套錨桿支護(hù)理論和技術(shù)規(guī)范?；鶎蛹夹g(shù)人員在巷道支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，缺乏理論指導(dǎo)，不是浪費(fèi)了材料，就是給回采、掘進(jìn)帶來隱患。因此，急需建立一套能夠指導(dǎo)煤礦錨桿支護(hù)的理論，編制出礦區(qū)錨桿支護(hù)技術(shù)規(guī)范，在提高錨桿錨固力水平的同時(shí)，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(hù)檢測(cè)監(jiān)控手段?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)監(jiān)控是煤礦支護(hù)技術(shù)的重要組成部分，也是錨桿支護(hù)動(dòng)態(tài)信息設(shè)計(jì)方法的核心內(nèi)容之一，利用多點(diǎn)位移計(jì)、頂板離層指示儀、錨桿測(cè)力計(jì)，對(duì)圍巖移動(dòng)和錨桿受力實(shí)施檢測(cè)監(jiān)控，及時(shí)修改完善錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)，更好的指導(dǎo)煤礦支護(hù)技術(shù)改進(jìn)。
4、結(jié)論
錨、網(wǎng)、帶和錨索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在正陽礦一采深部37#層左四工作面首次應(yīng)用成功，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。證明這種支護(hù)形式在厚煤層留煤頂施工中的應(yīng)用是切實(shí)可行的，為厚煤層留頂煤掘進(jìn)支護(hù)積累了經(jīng)驗(yàn)，在集團(tuán)公司及正陽礦具有廣泛的推廣使用價(jià)值。
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