10米保安煤柱支护工艺探索

姚俊义 苏小强

(1.阳城县人民政府,山西晋城 048000;2.中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京 100083)

10米保安煤柱支护工艺探索

姚俊义1苏小强2

(1.阳城县人民政府,山西晋城 048000;2.中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京 100083)

井下10米保安煤柱存在工作面顶板不稳定的安全隐患,需要对工作面进行特殊支护。具体施工工艺与技术要求作为支护过程的重点,直接影响着整个矿井的安全状况。为了保证施工质量,对井下工作面支护施工工艺与技术要求进行探索,从而保证井下工作面现场安全管理秩序井然,确保了工作人员生命安全。

保安煤柱 锚喷支护 顶板管理

井下10米保安煤柱导致工作面顶板稳定性存在很大隐患[1]，对巷道的支护要求较高，井下支护施工过程变得尤为重要。为了确保施工质量，保证工作面工作人员的生命安全，提高工作面安全管理秩序，对施工工艺与技术要求作出具体介绍，井下施工过程应严格按照要求进行施工。

1 施工前的准备工作

(1)施工前地测科必须提前标定开口位置及中线，施工单位严格按标定的中线进行施工作业；防治水科室必须按探放水设计进行超前探放水工作，确保巷道在开口作业时的安全。(2)开口前按要求安设好局部通风机、接好风筒，准备好各种临时及永久支护材料。(3)巷道的专用电话未安装之前，工作面不得进行开工作业。(4)监控室必须将瓦斯传感器、人员定位系统、广播系统等相关监控设施设备准备并安装到位，保证运行正常，确保作业安全[2]。

2 施工工艺

2.1 顶板锚杆施工工艺

掘进出煤(为打顶部和巷帮上部锚杆应留部分浮煤)→敲帮问顶找掉危岩→联网→上临时支护→用锚杆钻机打顶板中部锚杆孔并清孔(面朝工作面)→托上钢筋托梁→向钻孔内放入药卷→在锚杆尾部套上托板并拧上螺母(拧上4～5扣即可)→用锚杆头部顶住药卷并送入孔底→升起锚杆钻机并用搅拌器联接锚杆钻机和锚杆尾部→转动钻机至规定时间(一般为15～30秒)→停止搅拌但保持钻机推力至规定时间(一般为1分钟)→用安装器联接锚杆钻机和锚杆尾部→转动锚杆钻机拧紧螺母→安装其它顶板锚杆。

2.2 帮锚杆施工工艺

接金属网→上钢筋托梁→定孔位→用钻机钻孔→清孔→向孔内放入药卷→用锚杆头部顶住药卷送入孔底→用搅拌器联接钻机和锚杆尾部→转动钻机搅拌药卷至规定时间(一般为15～30秒)→停止搅拌并等待至规定时间(一般为1分钟)→用扳手拧紧螺母至拧不动为止→安装其它帮锚杆。

2.3 锚索施工工艺

定锚索孔位→用锚索钻机钻孔→清孔→往孔内放入树脂药卷→用锚索头部顶住树脂药卷并送入孔底→升起钻机并用搅拌器联接钻机和锚索尾部→转动钻机搅拌树脂药卷至规定时间(一般为1分钟)后收缩锚杆钻机卸下搅拌器→等待15分钟→套上托板安装锚具→用张拉设备张拉锚索至预紧力，不低于100kN，不高于120kN→安装防外射设施。

3 技术要求

为保证工作面现场管理及安全，顶锚杆和帮锚杆严禁平行作业，以防工作面现场管理混乱，且必须按要求按设计尺寸施工，保证巷道成形质量，不得欠挖，超挖不得超过150mm(不可抗拒的冒顶和片帮除外)，不得在空顶空帮下作业，严格控制空顶距[3]。

3.1 安装顶板锚杆

(1)当顶板比较破碎时，应视具体情况适当缩小掘进的进尺及锚杆的排距，安装锚杆前必须支设临时支护，严禁空顶作业。(2)锚杆孔采用单体风动锚杆钻机完成，先用1.0m的短钻杆，反换2.0m的长钻杆，采用φ27mm的岩石钻头，钻孔时锚杆机升起，使钻头插入相应的钢筋托梁孔中，然后开动锚杆机进行钻孔，孔深要求为1910～1940mm，并保证钻孔角度偏差不大于5°；钻到预定孔深后下缩锚杆机，同时清孔，清除煤粉和泥岩。(3)先放入1支MSCK2335超快速树脂药卷，然后再放入1支MSZ2360中速树脂药卷，锚杆杆体套上托板及带上螺母，用锚杆头部顶住药卷并送入孔底，升起锚杆钻机并用搅拌器联接锚杆钻机和锚杆尾部。(4)利用锚杆机搅拌树脂药卷，搅拌时间按厂家要求严格控制(一般为15～30秒)；同时要求搅拌过程连续进行，中途不得间断；停止搅拌后保持推力等待1分钟左右后再移动钻机。

(5)利用锚杆机拧紧螺母，使锚杆具有一定的预紧力；拧紧力矩不低于120N·m，检查锚杆预紧力必须使用力矩扳手。(6)锚杆螺纹段外露:锚杆螺母外锚杆丝扣10—40mm之间。

3.2 安装帮锚杆

巷帮锚杆钻孔采用帮锚杆钻机完成(帮锚杆风钻型号MQS-50/1.7)，孔深要求1910～1940mm，并保证钻孔角度偏差不大于5°，采用帮锚杆钻机搅拌；拧紧力矩达到100N·m/40N·m，锚杆锚固力≥70KN，杆体抗拉强度≥300MPa。

3.3 安装锚索

(1)采用单体锚索钻机配B19中空六方接长钻杆和φ28mm双翼岩石钻头钻孔，孔深控制在8210～8250mm之间，并保证钻孔角度偏差不小于5°。(2)先放入两卷MSCK2335超快速树脂药卷，然后依次放入MSZ2360中速树脂药卷两卷，插入锚索将药卷推入孔底。(3)锚索下端用专用搅拌器与钻机相连，开机搅拌先慢后快，待锚索全部插入钻孔后，采用全速旋转搅拌至规定时间(一般为15～30秒)；停止搅拌后等待至规定时间(一般为1分钟)，收缩锚杆钻机，卸下搅拌器[4]。(4)等待15分钟后装上托板和锚具，用张拉千斤顶张拉锚索至设计预紧力(100KN)，之后卸下千斤顶。(5)张拉后锚索外露应控制在150-250mm以内(包括托板和锚具)。(6)锚索的排距误差和锚杆排距误差应相对应。(7)要求锚固长度为不小于1800mm，预紧力不低于100kN，不高于120kN。(8)安装帮锚索时，用专用锚索钻机完成，由1号瓦斯抽放巷向2号瓦斯抽放巷打眼进行施工作业，打眼完成后，先安设2号抽放巷内的托盘及锚具，再安设1号抽放巷内的托盘及锚具，必须保证锚索拉紧。

4 结语

大量实践经验证明，单独采用任何一种方法都不符合巷道围岩复杂性和多变性的特点，因而达不到理想的设计效果。将初始设计实施于井下，并进行详细的围岩位移和锚杆、锚索受力监测，根据监测结果验证或修正初始设计。正常施工后还要进行日常监测，保证巷道安全。

[1]韩炎斌,刘雅俊等.简化保安煤柱的留设方法[J].煤,1998,(3):56-57.

[2]孟昭廉.锚喷支护设计与施工工艺的优化[J].煤矿开采,1996(3).

[3]徐斌.从煤巷锚杆支护冒顶事故原因看煤巷锚杆支护应注意的问题[J].科技信息,2009(36).

[4]张建民.综采工作面切眼锚索支护的应用[J].陕西煤炭,2008(5).

姚俊义(1974—),男,山西晋城人,本科,毕业于山西矿业学院,通风工程师和注册安全工程师,现就任山西省阳城县政府县长助理,研究方向:现场管理,矿井通风;

苏小强(1933—),男,内蒙古鄂尔多斯市人,硕士研究生,就读于中国矿业大学(北京)安全工程专业,研究方向:安全管理,矿井通风,瓦斯爆炸。