探讨煤矿大倾角断面巷道掘进锚杆支护技术

李锟 董宏凯

摘 要：本文淺析煤矿通用的掘进支护方式、大倾角断面巷道掘进支护形式与施工工艺技术，以及巷道掘进期间的矿压观测等。

关键词：煤矿掘进；大倾角断面巷道；支护形式；施工工艺

随着煤矿井下开采不断地向前延伸，采区地质条件一般都会越来越复杂，煤层赋存倾角也会随之增大。在这种情况，掘进施工也比较困难，给回采工作面的衔接造成很大的压力。为此，只有不断提高大倾角断面巷道掘进速度，才能缓解采掘衔接紧张的局面，从而保证煤炭生产任务的顺利完成。

一、 通用掘进支护方式

我矿目前巷道掘进主要的支护方式就是锚网支护和架棚支护。锚网支护的形式为：螺纹钢锚杆+金属网+W型钢带；两帮的支护形式：螺纹钢锚杆+金属网+木托盘。通常多以锚网支护为主，并在巷道顶板破碎、压力大等的情况下，采用架棚支护。而有些工作面运输巷和风巷的断面倾角大，在大倾角断面巷道掘进施工过程中，采用传统锚网支护方法则不能有效抑制顶板和片帮现象的发生；假如采用架棚支护时，其支护方式的材料消耗又过大，配置人员也多，劳动强度也大，人工费用还高。由于架设金属拱形棚子的笨重作业以及断面倾角大、上帮腮角顶空等原因，以致施工作业时具有一定危险性，所以目前的这种支护方法也亟待于进一步改进，以便能减少支护材料消耗和体力劳动，又能满足支护强度，提高施工效率。

二、大倾角断面巷道掘进支护形式

1.通常巷道的支护形式。①顶板支护形式：通常采用螺纹钢锚杆+金属网+W型钢带以及锚索补强支护形式。正常情况下中间的顶锚杆要垂直于顶板，轴向偏差≤5°，每排两侧的顶锚杆向巷帮侧倾斜20-30°。当两侧的顶锚杆距巷帮≥0.2m时，就要及时补打单根顶锚杆。顶锚杆采用等强右旋螺纹钢锚杆（φ22mm×2000mm）。钢带采用长度为2.3m的4个眼W型钢带两块搭接使用，选用高强度预应力托盘，顶网采用12#钢丝编制的菱形网（5.0m×1.0m）。顶锚杆锚固力为70KN，螺母扭紧力矩≮100N·m。顶锚杆板距为0.8m。当遇地质变化、压力大等时，这可适当缩小板距。在采用锚索补强支护时，锚索呈三花或五花眼眼形式。锚索可采用l×7股高强度低松弛预应力钢绞线（φl7.8mm×6500mm），锚索的锚固长度为锚索的1/3以上，且锚索托梁采用长度≮lm的25U型钢配高强度预应力托盘。其涨拉预紧力要达到100KN以上。在锚索安装时，滞后迎头≯20m。当如遇地质变化、上顶破碎时情况，可加密锚索布置，紧跟迎头，随掘随打。②两帮的支护形式：可采用螺纹钢锚杆+金属网+木托盘形式支护。而帮锚杆呈五花眼均匀布置，最上一排距上顶≯0.3m，且上仰20-30°；最下一排距底板≯0.5m，且下倾10-15°，中间锚杆间排距≯lm。帮锚杆可采用等强右旋螺纹钢锚杆（φ20m×2O00mm），托盘选用高强度预应力圆托盘配合木垫（200×20×40mm），帮网采用12#钢丝菱形金属网（3.0m×1.7m）。见图1所示。

2.大倾角断面巷道的支护形式。工作面地质条件具有复杂性、多样性的特点时，要采用现场勘察和日常顶板动态监测。因巷道断面倾角较大，上帮断面较高，难以一次成巷，这时可根据顶、底板围岩参数等，改进锚杆支护形式，确定出合理的大倾角断面巷道支护形式。①顶锚杆：中间的顶锚杆要与顶板法线成20-30°施工，偏差≤5°，每排两侧的顶锚杆向巷帮侧倾斜（上帮侧顶锚杆与顶板法线方向成40-50°，下帮侧顶锚杆垂直于顶板）。顶、帮锚杆可采用φ22mm×2200mm规格。②帮锚杆：上帮布置4-5排，帮锚杆施工时向迎头方向外扬20°、上仰30°（最下排垂直于煤壁）；下帮帮锚杆布置3排，垂直于煤壁施工（最下排下倾15°）。在巷道上帮第一、二排之间布置一趟帮锚索（规格为φ17.8mm×4000mm）。③锚索：上顶布置两排锚索，上方一排锚索布置在第二与第三根顶锚杆之间，下方一排锚索布置在第三与第四根顶锚杆之间，并与顶板法线成20-30°施工。锚索采用规格：φ17.8mm×l0000mm。见图2所示。

三、大倾角断面巷道掘进施工工艺技术

1.施工顺序。施工时先从上帮开始，由上往下顺序进行，以减少对上帮煤壁破坏。设专人观察指挥，随时密切注意顶板及迎头煤壁等稳定情况，严格控制控顶距。切实控制好上帮，防止片帮伤人。

2.打顶、帮锚杆。施工过程中，找完顶后，在双前探梁托钢带网临时支护下，打中间顶锚杆固定好上顶钢带。上帮及时打好最上面一排帮锚杆，再打顶锚杆。上帮能挂一片帮网时及时挂好帮网，上齐托盘拧紧螺母，挂好帮网要及时联好，防止上帮片帮伤人。

3.留煤垛便于施工。施工巷道迎頭5m范围内上帮留煤垛或浮煤，保持断面高度≯3m，以保证能便于施工上帮帮锚杆，帮锚杆与顶锚杆要同时进行。煤体稳定时，迎头第一板顶钢带下保证打有最上一排帮锚杆，距迎头距离≯800mm；迎头往外第二、三板顶钢带下保证有2-3排帮锚杆；5m范围外的底排锚杆随掘随打（当班补齐），避免施工顶锚杆和帮锚杆时互相影响。煤体不稳定时，帮锚杆及时紧跟迎头打齐。如果掘出断面后迎头煤壁及上帮不稳定时，要在前探梁的掩护下及时打好点锚杆加固两帮煤壁，或打超前锚杆控制迎头煤壁。打点锚杆要由外向里进行施工。

4.采用“W”型钢带支护上顶。因倾角变化影响，巷道断面规格达不到正常规定时，采用2块“W”型钢带对接一个眼支护上顶，要求巷道断面中线位置处高度≮2.8m，上帮高>4.5m，下帮高≮1.8m，巷道宽度≮4m，以满足工作面运输、行人和通风等安全生产的需要。

四、巷道掘进期间矿压观测

采用这样的施工方法后，在打顶锚杆眼时必须严格按照方向线施工，保证锚杆钻眼的方向与巷道顶板的法线方向偏差控制在设计范围内。进行现场矿压观测，看巷道掘进和回采期间巷道表面收敛情况、顶板离层情况、锚杆锚索受力状态，要进行系统观测与总结。这种大倾角断面巷道在锚杆锚索联合支护条件下，虽然巷道有一定矿压显现，尤其是在回采期间，巷道变形量仍然较大，上帮来压较明显。对此，可在上帮布置两趟帮锚索补强支护，这能获得较好的支护效果。

五、结语

大倾角断面巷道掘进支护技术，总结选出比较合理的施工工艺，并采取有效的安全技术措施，可为大倾角断面巷道掘进顺利、安全施工提供有利保障。这样施工方法简单了，施工安全也可靠，施工速度又可加快，支护效果又理想，材料消耗也能控制在合理范围内。该合理的掘进支护施工工艺，也能创造出较好的社会经济效益。

参考文献：

[1] 张国轻，等.大倾角三软不稳定厚煤层切眼掘进技术[J].中州煤炭，2008，6：59-60.

[2] 吴寿元.大倾角断面巷道掘进锚杆支护实践[J].科技创新与应用，2012，2（上）：61-62.