综采面收尾过程中的锚杆支护探讨

徐兴思

（大同煤矿集团有限责任公司云冈矿，山西大同 037003）

1 支护方案设计

以戊一22070工作面为例进行分析，戊一22070工作面位于六矿采取东翼下部，开采煤层是戊8煤层，煤层厚度是0.5～2.8 m，走向是115～126，倾向是25～36，倾斜角是8°～12°，倾斜长是160 m，走向长700 m，煤矿可开采量达到33.6万t。直接顶是粉砂岩互层和砂质泥岩，厚度是3.6～7.0 m；伪顶是炭质泥岩，厚度为0.1～0.6 m，容易掉落；直接底是粉砂岩，厚度是3.2～8.5 m；老顶是灰白色细砂岩，厚度是1.7～4.3 m；老顶级别为二级，直接顶类别为Ⅱ类，老顶初次压步距是20 m，周期压步距是10～15 m，直接顶初次垮落步距是10～15 m。戊一22070工作面是一次采全高，采用设备包括SZZ一764/160桥式转载机、JG3200-1.4／2.6掩护式液压支架、4MG一200采煤机以及SGZ一630／220双中链框架式刮板输送机等。原设计方案和新设计方案如下。

1.1 原木棚支护方案设计

第一，铺金属网。采面距离停采线12 m时开始铺金属网。金属网的长是10 m，宽是1.2 m，网孔是40 ram×40 ram。第一次铺金属网时，将一根170 m长的钢丝作为引绳，在挡煤板上展开金属网，沿着倾斜方向联网，联网之后，再依次降架，将网和引绳放在支架前梁上，再正常联网，一直到停采位置[1]。

第二，钢丝绳采用25.2 mm或者22.2 mm强度的旧钢丝绳，每根钢丝绳长170 m，铺到第三排网时，再依次上钢丝绳，将钢丝绳放在金属网上，上下拉紧，在钢丝绳两端预留5 m，将其固定在两巷顶板锚盘上，钢丝绳的间距是0.6 m，直到停采位置。

第三，做出架空间。出架空间的高为2.0 m，宽为1.8 m，再配置200 mm×180 mm×2 600 mm的方木梁和200 mm×2 000 mm的圆木腿。

1.2 锚杆支护方案

第一，顶板锚杆。锚杆长度计算公式是：L-L1+B+L2，为了保证安全，可以适当延长锚杆长度。式中：L表示锚杆外露长度，取100 mm；L1表示锚杆伸入稳定岩层的长度，取400 mm；B表示顶板岩层的松动范围，经计算得出，B为1 500 mm。锚杆。选择直径为20 mm的螺纹钢锚杆，满足杆尾螺纹钢是M16，材质是A3钢。极限强度达到380 MPa，破断载荷是76.4 kN，屈服强度达到240 MPa，将树脂药包作为锚固。锚杆间排距综合分析各种因素，并根据以往经验，确定合理的锚杆间排距，得出间排距是750 mm×700 mm（如图1），再考核计算各种参数。顶板岩石重量Q是17.64 kN。安全系数K计算公式是：Q/q-36/17.6-2.8。其中Q表示锚杆设计锚固力，取36 kN；q表示每根锚杆承担的松动岩石重量；K表示安全系数。

图1 锚网支护技术示意图

第二，帮锚杆。由于综采面收尾中出架空间的使用周期比较短，所以可以选择直径为40 mm管缝锚杆为外帮锚杆，其间排距是800 mm×800 mm，长度是1 800 mm。锚杆的锚固力是15 kN，高于煤帮侧压的14 kN。

第三，钢丝绳和金属网。在综采收尾工艺中，金属网的作用是托顶、防止破碎顶板冒落；钢丝绳的作用是托金属网、防止顶板冒落和金属网损坏，当撤回综采支架后，安上顶柱，保证其具备通风断面。因此，在综采收尾工艺中，按照原支护形式使用钢丝绳和金属网[2]。

第四，大抹角支护工艺。大抹角是综采工作面支架撤回的转弯通道，大抹角支护工艺使用锚网和锚杆支护，锚杆间排距和采面基本支护一致，但是由于此处断面比较大，为了保证安全，应该在锚网支护下设置“一梁两柱”金属钢梁棚子支护。

2 综采面收尾回撤方法

采煤设备回撤顺序是：采煤机组-刮板运输机-综采液压支架，直到停采线后，将采煤机停放在上缺口，切断电源并拆掉负荷线，再拆采煤机。在拆采煤机时，正确起吊支架顶梁和锚杆。使用导链，再配合一些辅助工具，将顶梁和锚杆解体，并装车移送到外面。在拆除采煤机组时，先解开刮板输送机大链，切断电源并拆掉负荷线，再拆除减速器、溜槽、电机以及挡煤板。拆除溜槽之后，在综采工作面上铺滑道，滑道位于支架和煤帮的中间，再撤离支架拆除滑道，并将其外运。由上可知，综采支架回撤是综采面回撤的最后工序，由于存在冒顶工作面，容易造成工作面无风、微风等问题，因此，需要考虑综顶板控制问题。

3 施工工艺要求

第一，在做出架空间之前，应该将综采面拉直，将支架调顺，采高适中，保证初撑力达到规定的标准；第二，通过采煤机割最后三刀做出架空间，每割半刀停机，设置临时支护后，打锚杆眼。锚杆施工工艺如下：落煤-推溜-临时支护-打锚杆眼-安装锚杆-铺网-检测锚杆质量-移动锚杆机-下一个循环；第三，帮锚使用煤电钻打眼，顶板锚杆施工工具使用ZY-24系列的双级气腿风钻；第四，在打眼之前，先确定眼位，按照支架定位眼位，每个支架打眼两行；第五，锚杆安装工序包括插入锚杆、紧固螺母、搅拌药卷以及装锚固剂，保证锚杆构件、锚杆孔和药卷的质量，将药卷搅拌时间控制在30 s以内，保证药卷搅拌的持续性；第六，将顶距控制在1 200 mm以内，在2小时内完成锚杆安装工作，做好临时支护；第七，固紧锚杆，加工力矩扳手，及时安装锚杆，充分发挥支护效用。

4 质量要求

保证顶锚杆固力不低于45 kN；净宽误差控制在150 mm以内，当末排锚杆与煤壁的距离超过350 mm时，需要补打锚杆；锚杆、托板和施工质量杆体固定，不得松动；铺网，平整铺网，搭接长度低于100 mm；锚杆和顶板岩面的角度大于80°；将锚杆孔深误差控制在0～50 mm范围内；将顶板锚杆间排距误差控制在0～80 mm内，将帮锚杆间排距误差控制在0～20 mm范围内，岩壁和锚杆外端之间的距离是80 mm，误差不能超过20 mm；帮锚杆锚固力大于15 kN[3]。

5 管理办法

第一，顶板管理。进行锚杆支护收尾，实时观测工作面，尤其是压力异常和顶板破碎部位，设置锚索支护，对顶板管理实施有效控制。在拆除综采支架、进行锚杆支护收尾时，有效避免顶板压力大、串板收尾出现问题、顶板下沉、采面跨度大、采面冒顶等问题，减少了采面维护。同时，严格按照操作程序执行，不能随意更改润滑时间。全面检查机械设备，不能出现轻检修、重进尺的问题。

第二，员工素质。加强职工培训，科学组织劳动。各工序保质保量、按时完成，加强各工序的联系，坚持正规循环作业；最大限度进行多种工种作业；加强施工管理，实施工种岗位制。在巷道快速掘进过程中，掘进司机的专业技能水平直接影响着巷道掘进质量和掘进速度，对其经济效益影响较大。机电工的专业技能水平是机械设备能否稳定运行的关键。因此，需要提高员工的素质。主要从以下方面努力：降低职工劳动强度，不断改善作业环境；做到一次成巷，提高工程质量；保证断面轮廓齐整，减少超挖，节约支护材料，提高巷道稳定性；探索和创新大断面岩巷快速掘进工艺和管理方法，为巷道掘进提供可靠的依据。实施专门培训，提高职工的专业素质。

6 总结

综上所述，锚杆支护技术在综采面收尾中的应用是锚杆支护技术的一次创新，具有重要的应用价值。与原木棚支护工艺相比，锚杆支护技术的安全性更高。在综采工作面收尾期间，顶板易控制，支架断面间距小；在支架回撤期间，高度高于木棚支护，避免出现压死支架现象，有利于提高生产的安全性。总之，采用锚杆支护技术，有助于改善支架回撤的作业环境和安全状况。

［1］靳职鹏.煤矿巷道影响锚杆支护质量的因素［J］.科技与企业，2013，11（19）：187-188.

［2］张道兵，朱川曲，杨小礼，等.基于最大熵原理的多失效模式下煤巷锚杆支护结构体系可靠度模型［J］.系统工程理论与实践，2014，34（2）：399-400.

［3］徐前卫，朱合华，丁文其，等.软弱隧道围岩锚杆支护效应的落门试验研究［J］.现代隧道技术，2014，51（5）：108-109.