沿空掘进中锚网支护工艺技术研究

阿守权 吴军毅

(陕西省宝鸡市北马坊煤业公司,陕西宝鸡 721500)

沿空掘进中锚网支护工艺技术研究

阿守权 吴军毅

(陕西省宝鸡市北马坊煤业公司,陕西宝鸡 721500)

随着矿井采煤工作面推进速度持续提高,使得采掘接续紧张,沿空掘进面临顶底板压力大,量巷矿压显现明显的难题,宝鸡北马坊矿井2134综放工作面下顺槽在沿空掘进过程中采用新式的锚网支护工艺,取得了非常良好的安全和经济效果。

沿空掘进 锚网支护 矿压

宝鸡北马坊矿井设计年生产能力为21万吨，由于井田内地质构造比较复杂，开采时间较长，而矿井采煤工作面的推进速度不断加快，逐步凸显出矿井生产接续的压力，为保证矿井的正常的生产接续，矿区因此开始施工沿空掘进的巷道。与此同时，两巷矿压显现明显，矿区内出现孤岛工作面，在沿空掘进过程中，巷道顶板、两帮及底板变形量较大，给回采带来了一定难度。矿区通过改进锚网联合支护工艺，有效控制了孤岛工作面沿空掘巷方式下施工巷道的矿压显现，给工作面的安全顺利回采创造了条件。

1 工作面概况

北马坊矿井2134综放工作面位于宝鸡北马坊矿井西二采区。其下顺槽为沿空掘巷道，底板为泥岩和细砂岩，直接顶板为粉砂岩。同时，在开拓巷道和采空侧工作面残余压力的双重作用下，巷道周边围岩应力集中程度较高，造成围岩变形量增加，塑性范围变大，矿压显现明显。一方面，巷道先从两帮和底角开始破坏，两帮内挤，底鼓和顶板下沉是巷道破坏的主要形式;另一方面，巷道采空区一侧的位移量与两帮的位移量大于实体煤一侧及顶底板的位移量。[1]

2 机巷支护参数情况

北马坊矿井掘进巷道均采用了锚网联合支护，按照以往的巷道支护施工经验及锚杆悬吊理论的计算，沿空掘进的巷道采用上净宽为4.0m，下净宽为4.6m的梯形断面，巷道高度控制在3.2m左右，顶部锚杆规格为φ20×2200mm，锚杆间排距为750×800mm，帮部锚杆规格为φ16×2000mm，帮间排距为700×800mm。金属网网格为100×100mm，采用直径4mm的钢筋焊制而成，并用锚杆压茬搭接，用12#铁丝双股联网。钢带为直径10mm的钢筋焊制成的梯子状钢带，钢带之间搭接长度为100～200mm。锚索采用直径15.2mm、长6300mm的钢绞线，锚索间排距为1600×2400mm，使用锚固剂锚固后，两排均匀布置在巷道中心线两侧各800mm的位置，每根锚索各使用一块钢板制作的锚索托板。当顶板破碎或过断层带时，采用架工字钢梯形棚支护，跟顶施工。

3 巷道加固措施

加固现有沿空掘进巷道锚网联合支护的具体措施有：[2]

(1)将沿空掘进巷道梯形断面上净宽增加到4.4m，下净宽增加为5.0m，巷道高度控制在3.5m左右，此时，即便发生同样的巷道变形等情况，由于加大了沿空掘进巷道断面，依然能够满足工作面回采的需要。

(2)利用普通钢带两侧的两个锚杆专用孔将普通钢带连在一起制成特制的滑槽钢带。在打注锚杆时，将锚杆置于滑槽内侧。这样即使巷道变形造成钢带弯曲，滑槽内锚杆主要受力依然是拉拔力，由于锚杆的抗拉强度远大于抗剪切力的强度，因此，滑槽钢带能够有效的增加锚杆的支护强度，防止锚杆断裂，加固和维持围岩稳定。

(3)巷道沿空掘进期间，沿空侧巷帮内挤特别严重。在巷道两帮使用规格为2.5m×0.06m钢筋梯加锚杆联合支护的支护方式，将钢筋梯上部置于顶部右肩窝锚杆处钢带下方，并在钢筋梯下方放置一个锚杆盘，最后打注顶部右肩窝锚杆，将钢带、钢筋梯、锚杆盘连为一体;钢筋梯下部依次顺钢带、右帮弯曲，然后将帮部上方三棵锚杆依次打在钢筋梯内。使顶部及帮部共计四棵锚杆、锚杆盘压紧钢筋梯。锚杆、片网、钢带和钢筋梯联合支护方式，将帮部与顶部煤体连为一个整体，加强了四周煤体的完整性、稳定性，充分发挥了整体煤层自身的支撑作用。有效的控制四周煤体变形。

4 施工工艺要求

(1)锚杆与煤、岩面的夹角要尽可能垂直于煤、岩面。同时，不能顺层打锚杆，帮部肩窝及底部锚杆应向上下倾15°左右，顶部两肩窝的两根锚杆应向两边倾15°左右。

(2)帮部锚杆锚固力应大于60kN，顶部锚杆锚固力至少需要100kN，锚索锚固力应大于120kN。并严格控制锚杆钻孔深度和间排距，锚杆外露长度一般约20～50mm。

(3)锚杆托板、钢带及网均应紧压钢带紧贴煤、岩面，不能填充矸石或半圆木等其它物料在托板与岩面之间。无论帮部局部超挖还是片帮时，锚杆也要贴帮安设、挂网、压钢带，再挂一层钢筋网进行造型。

(4)锚索外露长度应在150～350mm范围内，严格控制锚索间排距误差，在大断面硐室、顶板破碎带及断层前后等处锚索应适当加密。

(5)钢带之间搭接部位应正好位于锚杆眼位置处，且搭接长度100～200mm范围内，并使用锚杆固定。钢筋网之间须压茬搭接，搭接长度为50～150mm，金属网搭接处每300mm均用14#以上的铁丝联网一道。

5 巷道矿压观测

随着巷道不断掘进，北马坊矿井矿压监测系统也不断完善，并通过安装设置顶板离层指示仪及时掌握巷道变形及矿压显现情况。监测数据表明，大部分地段顶板离层被控制在30mm范围内。

采用普通钢带配合锚杆、网片锚索进行联合支护的传统支护工艺在采掘过程中具有工序简单、安装快速方便等优点，在短期内对提高掘进速度和支护强度效果较好，而改进后的锚网支护工艺尽管施工工序较为繁琐，掘进速度较慢，但长期支护效果较好。特别是采煤工作面回采过程中，由于改进后的新型锚网支护工艺有效的防止了顶底板压力产生严重变形、锚杆断裂等现象发生，为今后采煤工作面的回采施工奠定了基础，同时保障了矿井的安全生产。[3]

6 结语

通过改进宝鸡北马坊矿井锚网联合支护工艺表明，新型锚网联合支护工艺可以有效控制孤岛工作面沿空掘巷方式下施工巷道的矿压显现，减小了巷道的变形程度，为工作面的安全回采创造有利条件。

[1]李学华.综放沿空掘巷围岩大小结构稳定性的研究[D].徐州：中国矿业大学,2000年.

[2]钱鸣高,石平五,矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社,2003年.

[3]王金华.我国煤巷锚杆支护技术的新发展[J].煤炭学报,2007年02期.

阿守权(1976.12.27-),男,陕西宝鸡人,大专,助理工程师,主要从事矿山采掘技术工作,专业：煤矿开采技术;

吴军毅(1973.08.25-),男,陕西宝鸡人,大专,助理工程师,主要从事矿山采掘技术工作,专业：煤矿开采技术。