复杂条件下综采切眼支护研究

杜勇

摘要：文章介绍了近年来亳州煤业股份公司在复杂地质条件下综采工作面切眼施工过断层、煤顶进行的支护研究，取得了很好的效果，为以后的切眼支护提供借鉴。

关键词：注高分子材料 锚杆间排距 护顶锚杆 封山

煤炭是我国最主要的能源之一，在我国的能源消费结构中占74%左右。随着社会的发展，对能源的需求量也在逐步增加。为满足发展对煤炭的需要，开采深度不断增加，采场的地质条件也向复杂型靠近。

1 概况

亳州煤业股份公司隶属于淮北矿业集团，坐落在涡阳县境内，是一座设计年产150万吨的机械化矿井。矿井断层多，大断层均有多条滋生小断层伴随。76采区主采7煤层，煤体多数为软煤层，强度不高，顶板以泥岩为主、粉砂岩次之，局部为砂岩或辉绿岩。底板以粉砂岩为主，局部为泥岩。首采工作面为766工作面，在机、风巷施工中揭露煤层厚度平均在4.5m，回采选用综采大型支架。切眼施工要求大断面，采用导硐法施工。在施工中遇到落差在5m以内断层4条，为确保施工眼导硐及刷大施工中能够安全施工，针对复杂地质条件下，切实做到切眼大断面施工的安全，对过遇断层、煤顶进行支护技术研究。

2 技术方案

2.1 以往支护方式

切眼施工整体采用锚带网索+单体棚复合支护，切眼为矩形断面：8000mm×3200mm，顶部采用高强锚杆+M钢带+菱形金属网支护，并采用小孔径预应力锚索补强，老塘侧采用高强锚杆配合菱形金属网支护，煤壁侧采用玻璃钢锚杆配合菱形金属网支护，高强锚杆为左旋无纵筋高强锚杆，规格为：M22×2400mm，玻璃钢锚杆规格为：M20×2000mm，每根锚杆2卷Z2550型树脂锚固剂，每根锚索采用1卷K2550型树脂锚固剂和2卷Z2550型树脂锚固剂，M钢带规格为：4400×180mm、3600×180mm、2800

×180mm，菱形金属网规格为：5000×900mm、3000×900mm，单体棚为3.15m单体+4m“Π”型钢梁“一梁三柱”套棚。

2.2 现采用支护方式

在过煤顶断层地段，为防止漏（冒）顶事故发生，整体支护形式不变，通过完善支护技术方案，来达到增加煤体强度和支护强度，主要技术有：

①缩小循环进尺，由正常施工时的1400mm缩小到700mm；

②超前注高分子材料（煤岩体加固剂），增强顶板煤体的整体性和抗壓强度；并在注浆完成2小时后打探查孔，检验注浆效果。用导硐施工完成时再刷大切眼，若刷大部分有断层和煤顶，则在施工至此类地点5m时提前注浆高分子加固材料，注浆孔按照多打注浆孔、少注浆的原则，注浆孔角度与迎头巷道坡度成45o打设，间距为1.5m，注浆孔采用6m风锤钎子打设，单孔注入最大剂量合计不得超过5组（每组A、B组份分别不得超过125Kg）。

③采用玻璃钢锚杆配合铁笆、双抗网对巷道迎头进行封山；

④超前打设护顶锚杆，对顶板进行超前加固，护顶锚杆打设与巷道断面顶部成45o角打设，间排拒以及规格均与顶部锚杆相同，护顶锚杆若不起到作用时，则预示着注浆效果差，易造成冒顶、片帮，则必须采用风镐挖掘一片钢筋笆空当，打一根锚杆锚固，待全断面锚固够一排锚杆空间时，再锚网支护顶部；

⑤缩短锚杆间排距，由700mm×700mm调整为700mm×600mm，并全长锚固；

⑥若顶板岩性差，6.3m锚索不能锚固在硬岩上时，则采用加长锚索补强顶板支护，锚索改为8m或10锚索（根据现场煤顶厚度确定），确保末端锚固在硬岩层之中不低于2.0m，并全长锚固；

⑦缩小补强锚索排距，采用一排锚杆+一排锚索，确保顶板支护可靠；

⑧缩小单体棚棚距，由原来1400mm缩小至700mm，单体棚（一梁两柱）紧跟迎头，Π型梁与顶板之间用半圆木打木垛结实、调平；待综掘机过去后及时补打中间一根单体支柱，形成一梁三柱；确保木垛与单体棚形成一个整体，保证支撑顶板压力；

⑨导硐与刷大部分接茬处金属网搭接长度不小于200mm，落差超过300mm的斜面处要打锚杆加固（700mm×700mm），顶板支护后，接木垛衬平，接木垛高度超过1.0m的要用锚索托梁将套棚钢梁固定；

⑩不仅重视顶板的支护，同时也重视帮部的支护。为防止煤壁发生片帮，造成顶板跨度大，承载能力减弱发生冒顶，老塘侧采用树脂铁锚杆配合菱形网支护，煤壁侧采取用玻璃钢锚杆配合菱形网支护（便于下次截割煤体），增加煤壁帮部的支护强度，达到增加稳定顶板的效果。

2.3 支护质量要求及监测监控

施工期间，要强化锚杆施工质量，严格控制锚杆角度，发现不合格锚杆及时补打。锚杆安装要牢固树立“初锚力第一”的观念，确保锚杆初锚扭矩符合要求。必须使用锚杆钻机安装锚杆，使树脂锚固剂充分搅拌混合。并使用快速安装工艺，即搅拌树脂锚固剂、上托盘、拧紧螺母一次完成。严禁用锤击或风锤搅拌的方法安装锚杆。

为检查支护质量，及时设置相应的测站，对围岩位移、顶板离层状况、锚杆载荷等进行观测，同时要认真执行锚杆抽检制度。正常情况下要求每隔50m在巷道顶板中央安设顶板离层指示仪一个，顶板不稳定、地质条件恶化时可适当加密到30～40m一处，遇地质构造及顶板异常段增设顶板离层指示仪，并重点检测顶板变化情况，检测锚杆受力的液压枕也要正常安设。要严格按照有关规定，认真落实小班自检、大班日检和矿井抽检制度。

施工期间安排专人检测单体支柱的初撑力，确保初撑力不小于70KN，发现卸载的支柱及时补液，失效支柱及时更换，且正常使用防倒绳，生产技术部要定期进行检查，确保巷道支护可靠、有效。

3 推广与应用情况

766综采工作面切眼导硐技术刷大施工过程中使用，在766切眼四次过断层及媒顶特殊地段施工中没有出现冒（漏）顶险情发生，施工顺利，并通过验收，投入使用。

该技术在施工过程中，没有发生漏（冒）顶事故，施工安全顺利，从而提高了综采工作面切眼施工的可靠性和成功性，也提高了巷道施工的有效性，杜绝了因切眼顶板漏、冒而重新施工的可能，不仅为工作面尽快投产赢得了宝贵的时间，而且取得了良好的经济效益。

在该公司地质条件极其复杂的情况下，该项技术可有效地指导大断面过煤顶、断层施工，为公司今后切眼施工积累了经验，提供了一项技术保障；同时也可应用于类似该公司地质条件的其他矿井，为其安全生产提供借鉴作用。

参考文献：

[1]于辉，孔令根，牛智勇等.锚杆锚索联合支护技术在碎裂厚煤层巷道中的应用[J].中国煤炭，2013，39（10）：4，46-49.

[2]李文其，刘波.深部高应力软岩中的大断面梯形巷道支护设计与施工[J].煤矿支护2013，3：4，16-18，23.

[3]袁海军.掘进巷道临时支护技术及防片帮措施[J].煤矿支护2013，3：3，42-44.

[4]孙涛，时吉贺.浅析锚索在支护承载体的补强作用[J].现代矿业2013，9：441-44.

[5]李建宇.大高差高角度边坡支护设计中国科技信息[J].2013，19：2，59-60.

[6]王永顺，梁永东.复杂顶板条件大断面综采切眼支护技术[J].煤矿现代化2013，3：3，25-27.