厚煤层底板巷大断面在软岩支护技术中的应用

张逸龙ZHANG Yi-long

（黑龙江科技大学研究生学院，哈尔滨150022）

0 引言

龙煤集团鹤岗兴安煤矿矿老井深、地质条件复杂，水、火、瓦斯等各种灾害并存，尤其在进入四水平深部开采后，冲击地压显现日趋严重，并成为了威胁矿井安全生产、制约安全高效矿井建设的重大难题。

近年来，兴安煤矿按照龙煤集团鹤岗分公司的要求，大力推进技术革新，不断改进支护技术。特别是在2013年9月份，随煤矿技术人员不断学习和考察后，明确地牢固树立了“抽漏就是事故”理念，在开拓和回掘系统中也坚持“先做减法、再做加法”的主导思想，将原来的4个开拓区缩编为3个开拓区，而被撤销开拓区的生产连队人员全部被充实到其他3个开拓区，提高了各队适应艰苦复杂条件的能力。合区并队的当月，全矿开拓进尺不但没有减少，还比上个月多掘进了110m。收到了良好的成效。

在不断加大准备工作力度的基础上，兴安煤矿针对矿井赋存的特点，围绕加快安全高效矿井建设的总体目标，从上大设备、实现大生产和预防冲击地压的角度出发，经过科学研究和认真分析，从2013年10月份开始，将四水平北11层一三区二段底板层巷道断面增加到22m2，并在施工时采用“一梁三索”锚网索喷支护技术，并收到了良好效果。大断面月进尺可达到150m，比施工本区域一段的月平均进尺提高了近一倍；最高进尺达到了63m，锚网索喷支护断面利用率达到了100%。增强了矿井安全把握程度。

1 工作面概况

该区段为四水平北11层一三区二段底板层。西部为四水平11层一段工作面，现已采完，轨道与一段机道留设5m保护煤柱。工作面走向长为480m，倾斜长为140m，煤层平均厚度8.0m，可采储量达到了70万吨。该区上段已采，下段未采。根据一段回采可见，该区段煤层赋存比较稳定，煤层由背斜逐渐转变为向斜赋存状态。倾角在19°～35°之间，平均倾角为25°，煤层厚度为7.42m～8.52m，一般厚度为8.0m，煤层结构较简单，煤质较软，块状，破碎，底板为6m灰色坚硬细砂岩。如图1所示。

图1 煤层柱状图

2 支护参数设计

2.1 机道设计 兴安煤矿机道施工采用巷道宽为5.5m，中高4.0m，拱高为2.2m，墙高为1.8m，断面面积为：22m2。

锚索长度为8.3m，直径为17.9mm的钢绞线，间距为1.5m，排距0.8m，采用1支快速凝锚固剂和2支中速凝锚固剂，锚固长度为1900mm，锚固力≥250kN。在“一梁三索”结构中，巷道中间采用3.5m长的“U”型钢支护，两边采用0.5m工字钢或“U”型钢托梁。锚杆采用无纵筋预应力螺纹钢，直径为22mm，长度2400mm，间排距都为0.8m。假如顶板有淋水时，可加大速凝剂掺，且必须在喷浆机内均匀洒入。

2.2 切眼和开帮设计 切眼施工采用放炮掘进施工，巷道宽度为3.5m，中高为2.7m，断面面积为10m2。

锚索选用长8.3m，直径为17.9mm的钢绞线，间距长度为1.25m，排距为0.8m，每排3根。锚索托梁为3.5米长钻眼工字钢的“一梁三索”结构，与机道支护相似，均采用“U”型钢支架和工字钢支护。切眼开帮时宽度4.5m，中高2.7m，断面：13m2。开帮切眼开帮前先设计一个半圆拱型的巷道，达到宽度后，再设计一个长度相同的班员工型的巷道断面。如图2和3所示。

图2 切眼支护断面图

图3 切眼开帮支护断面图

2.3 施工工艺设计 具体施工顺序是：打前探锚杆—掘进机切割上半部——临时支护——打锚杆眼，安装锚杆——铺钢筋网——拧紧螺母——打锚索眼，上锚索——上“U”型钢梁，紧固——掘进机切割下半部——打两帮锚杆——铺钢筋网——拧紧螺母——喷浆。

①打锚杆：打锚杆眼位眼位误差不得超过30mm，锚杆眼深度与锚杆长度相等。

②铺设钢筋网：铺网时，应待上好顶板中间锚杆，将顶网吊好，再依次按照上方顶板两侧打锚杆，挂网上托盘，拧紧螺母，而后再由上往下打锚杆挂网。铺网时必须将挂网拉紧，紧贴煤岩面，使挂网具有一定的预紧力。

③锚索：底板层顶煤打锚索时，煤要经过水体冲刷，造成孔径增大，孔平整度差，树脂锚固剂很难送到眼底，造成药卷“穿糖葫芦”问题，达不到支护效果。经过现场实践，用塑料卷进行连接，并已管解决了送药卷难的难题。但还需注意一下几点：

1）打锚索眼时，锚索眼位置要准确，眼位误差不得超过30mm。

2）将树脂药卷用塑料管连接，在药卷下部插一根相同的塑料管。

3）将锚索线插入塑料管将药卷缓缓送入孔底。

4）使用锚索机带动转动锚索线，待药卷凝固后，撤下锚索机。用锚索将3.5m长、排拒为0.8m的“U”型钢梁及时支护，确保巷道的支护强度和施工安全。如图4所示。

图4 锚索施工图

针对施工中出现的由于顶煤松软、破碎，打锚索时水流冲刷，造成锚索孔增大，容易卡住药卷或将药卷“穿糖葫芦”的问题。将两卷树脂药卷用塑料管连接，在药卷下部插一根塑料管，再将锚索线插入塑料相限管，缓缓把药卷送入孔底，加以解决；针对由于顶煤松软、破碎，顶板易出现网兜、抽漏造成锚杆、锚索支护失效等问题。使用3.5m长“U”型梁“一梁三索”，使顶板支护成为一个整体，通过增加支护稳定性，加以解决。

图5 巷道施工断面图

5）采取的措施。为确保施工的效果应该注意一下几点：一是要求加强现场指挥，跟班到位。施工中进行多头同时平行作业。二是提高施工质量。锚杆、锚索药卷安装合理，保证锚索锚固到坚硬顶板岩石坚固。三是加强顶板监测。顶板下沉或失效锚杆及时进行补打锚杆、锚索。在顶板压力大或鼓帮时，锚杆、锚索间、排距加密。实践证明，厚煤层底板巷大断面“一梁三索”锚网索喷支护技术是一种技术先进，经济合理，安全可靠的支护方式。

3 厚煤层底板巷大断面软岩支护技术的防治

①无论施工顶、底板层巷道，能使用掘进机的，一定要坚定不移的使用。能使用锚网索支护的，绝不架棚。在有充分技术保障的前提下，应尽量扩大巷道断面，以满足机械化大生产和防冲、防突及其他灾害防治的需要。

②机道掘进运输使用与采煤型号一致的设备，完工时直接交付采煤使用，避免二次回撤安装。

③掘进期间应提前做好探放水、过旧巷的准备工作，为正常回采打好基础，不留尾工。

④对于厚煤层底板层巷道施工，要防止顶板抽漏。

⑤对于厚煤层底板层巷道施工，必须每循环打好前探锚杆，掘进机割完煤后，及时打锚杆、锚索，避免出现空顶现象。

⑥对锚网索支护工艺流程进行进一步研究和改善，尽量缩短支护时间，提高掘进速度。

4 总结

兴安煤矿在厚煤层底板巷大断面软岩支护技术上进行了一些尝试，采用了“一梁三索”锚网索喷支护技术取得了良好的效果，选择合格的技术和支护参数，沿煤送底板巷可行，有效地阻止了巷道围岩的变形，控制了巷道的破坏，达到一次成巷，为该煤矿大断面施工支护提供了有效的途径。

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