近冲积层大断面切眼复合支护工艺研究与实践

罗建强

【摘 要】为最大限度回收煤炭资源，在冲击层附近施工较大断面切眼，面临顶板强度低、淋水等不利因素，通过进一步优化施工工艺，采取多手段联合支护方法，保证了施工安全，取得了较好的效果。

【关键詞】冲积层；大断面；切眼；联合支护

中图分类号： TD35 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）02-0160-002

【Abstract】In order to maximize the recovery of coal resources，a large cross-section cut near the impact layer is cut， which is confronted with unfavorable factors such as low roof strength and water spray.By further optimizing the construction technology and adopting multiple means of joint support methods，construction safety，Achieved good results.

【Key words】Alluvium；Large section；Cut eye；Joint support

河北金牛能源股份有限公司葛泉矿14214工作面切眼，是该矿仅有几个布置在15m冲积层防水煤柱附近大断面巷道，切眼采用锚网、锚索及单体交接顶梁联合支护，并且该切眼顺利穿过H=1.2m落差断层。从支架安装过程和工作面初采看，切眼内支护效果良好，满足了工作面安装和开采的需要。

1 切眼概况

14214切眼自14212运料巷开口，垂直14212运料巷方向，沿2#煤层顶板掘进，依据基岩层厚度变化，控制巷道顶板与冲积层之间岩柱厚度不小于防沙岩柱距离。该切眼直接顶泥直接顶质粉砂岩浅灰色，平均厚度9m，随着巷道顶板标高递增，风化程度愈加明显，岩石强度快速降低，切眼直接底为5.3m厚灰色粉砂岩。依据钻探资料巷道顶板基岩厚12～15m，基岩之上为松散含水丰富砂砾层。由于基岩厚度缩小及切眼断层、顶板裂隙影响，在锚杆、锚索施工中，多数支护锚杆及锚索存在滴水现象，在断层附近锚索孔成线性淋水，明显存在导通冲积层迹象。

2 施工中存在问题

基岩厚度缩小，切眼在施工中，顶板岩层不同程度受到冲积层含水层及风化的影响，导致结构上疏松、胶结程度差，自稳性能与承载能力弱等不利情况，致使顶板岩层强度降低。对于现有锚网、索支护，在没有稳定岩层情况，其支护效果对顶板承载受到严重影响。因此选择有效支护手段，防止顶板事故发生，确保切眼正常施工，为回收冲积层煤柱，提高煤炭资源回收具有重要意义。

3 切眼主要参数

3.1 合理确定切眼断面：

切眼断面主要考虑使用支架外形尺寸，选用综采支架ZF3700/16/26，按其最小支撑长度5m计算，同时考虑到支架在切眼内能够转向，支架支撑的对角线长度最小5.2m，并预留一定的安全距离及断面收缩，切眼宽度取5.6m。切眼高度参考综采支架最大采煤高度，支架最大支撑高度为2.6m，考虑一定的支护力度，取2.4m。具体件切眼断面支护图图1。

3.2 支护参数

受特殊地质及施工条件限制，切眼选用锚网

梁配以单体π型钢复合支护。

锚杆支护参数确定：

顶锚杆：

锚杆选用φ22×2200mm螺纹钢锚杆，采用类比，取间排距为700×800mm，采用一卷CK2330及一卷Z2360树脂药卷全长锚固，设计锚固了不小于13t，预紧力不小于300N·M。在顶板受冲积层水腐蚀严重，预紧力达不到设计要求时在顶托盘下补加木垫板，增大与顶板接触面积，同时配合垂巷钢带梁与顶板形成具有一定强度的组合梁，提高顶板自撑强度。

帮锚杆：

帮锚杆采用φ18×2000mm圆钢锚杆，类比附近巷道支护情况，帮锚杆间排距取700×700mm，采用一卷Z2360树脂药卷端部锚固，对于煤壁松软，有风化现象，加长锚杆锚杆锚固长度，同时在帮托盘下补加木垫板。

锚索：

锚索选用φ17.8×6000mm钢绞线，采用一卷CK2333和2卷Z2360树脂药卷进行端部锚固，对于顶板风化严重顶板，锚索加长锚固端，增加一卷Z2360中速药卷。锚索对顶板锚固配以2m12#槽钢，槽钢顺巷布置五道，间距2m，排距1m，形成与钢带梁交叉加固顶板。

单体铰接顶梁：

单体液压支柱选用DZ25-25/100，初撑力不小于9t，顺巷布置两道，分别距面帮2m、3m，与工作面之间留设运输机空间安装，与老塘侧铺设支架运输轨道，确保支架顺利安装。交接顶梁长度1m，与单体一梁一柱，垂巷铰接布置，增加对顶板控顶面积。在保证初撑力前提下实现主动支撑加固顶板，代替木托棚、点柱支护。保证单体支柱对顶板具有持续高强支撑力，弥补锚杆、锚索在顶板无基本顶较难实现悬吊，未能有效主动分担顶板压力不足，配合锚杆及锚索形成顶板组合梁形成有效支护体系。

3.3 切眼分次施工支护要求

扩切眼时要求顶锚杆及钢带梁与原巷中锚杆布置前后交错布置，钢带梁深入原巷不少于200mm，扩帮端部顶锚杆布置在小切眼中，同时要求扩帮顶网片与小切眼中网片搭接不少于100mm，连接200mm。

4 切眼施工工艺及主要措施

4.1 切眼施工工艺：

切眼分次成巷，先施工3.0×2.4m规格小切眼，然后扩面帮成巷。扩帮前先在小切眼内补打一排一梁一柱单体铰接顶梁，随扩随打第二排单体胶接顶梁。避免出现大跨度状态下切眼顶板冒落。减少扩切眼与安装时间，控制在一个月内，合理安排生产调度。

4.2 顶板水优化处理

风化顶板，在水的侵蚀下膨胀，为避免风干后，顶板膨胀，胶结强度降低，在掘进钻探中，尽量减少对切眼附近水排放，对钻孔进行封堵，减少冲积层局部积水流失，保持切眼周边岩层原有状态。

4.3 掘进工艺优化：

巷道掘进扩帮采用光面爆破，减少对围岩，两帮煤体破坏，保持其原有力学状态，通过锚网索立即支护，及时预紧，加强对周边煤体岩石支撑强度，减缓变形速度及程度，达到支护目的。

5 矿压观测

切眼掘进及扩帮中，通过观测的顶板离层仪及单体支柱下缩量，并结合对顶、底帮矿压观测。可以看出切眼扩帮后，在开始20天内，顶板下沉及底板鼓出可达到5mm每天，而后顶板仍以每天1mm的速度移近。

回采时工作面推出切眼后顶板整体跨落，工作面初次来压，支架受到顶板动压与正常工作状态下工作阻力相当，支架受到较大静压力。因此切眼支护以支柱主动支护为主，配合锚网梁形成的组合梁支护是有效可行的。同时为保持持续的支撑顶板压力，在施工中加强对支柱的二次注液。

6 结论

6.1 锚杆、锚索及单体铰接顶梁在近冲积层下施工切眼，通过合理选择工艺参数，对于控制顶板下沉、变形破坏，是安全可行的。

6.2 锚网索及单体支护在施工工艺上简单，相对架棚支护，在工作面安装上节省了大量的替换支柱梁的繁重劳动，工作空间宽，加快了工作面的安装速度。

6.3 近冲积层切眼施工，对于增加冲积层附近编外储量，回收冲积层煤柱，提高煤炭资源回收率，延长矿井寿命具有重要意义。

【参考文献】

[1]《采矿工程设计手册》张荣立等主编，煤炭工业出版社.