采煤掘进中高强度支护技术研究

彭 伟

陕西彬长文家坡矿业有限公司 陕西 彬州 713500

1 引言

随着我国煤矿开采作业的不断深入以及煤炭资源需求量的不断增加，目前煤矿开采深度在不断增加，也增加了煤矿井下开采作业的风险性，增大了巷道所承受的压力。为此为了确保煤矿开采作业中的安全，就需要在采煤掘进作业中合理应用支护技术。而在目前的煤矿开采中，比较常用的高强度支护技术，下面就以某泄水巷为例对其中高强度支护技术的应用进行研究。

2 高强支护技术概述

通常来说，在巷道顶帮比较常用高强支护技术，通过其中的锚杆起到对巷道顶部产生预压应力的作用，通过此技术形成的预应力结构来保证巷道顶部具有足够的承载能力，提升巷道的坚固度并防止出现安全事故。此种支护技术在实际应用中，表现出可以使用高强度的支护技术和材料来提高巷道岩壁和侧壁稳定性和承载力的特点。同时也具有较低的成本和较高的实用性。所用的材料也比较轻，降低了作业人员的劳动强度。

3 煤矿开采高强支护技术应用

以某泄水巷为例，此泄水巷内及周边勘探钻孔6－1、6－3、6－4钻孔皆为见煤，平均煤厚9.1 m，4号煤为黑色，半暗型，玻璃光泽，层状构造，条带状结构，阶梯状断口。该工作面内煤层结构简单，局部含1～5层夹矸，厚度平均0～0.35 m左右，岩性为泥岩为主。因煤层底板为铝土质泥岩，遇水易膨胀，为了确保掘进期间的安全，在掘进期间巷道底板留设0.5 m厚的底煤。

3.1 顶锚杆施工工艺 把风、水管路理顺，运至工作面，抬进钻机、钻杆等，将风、水管路分别用U型卡与钻机联接牢固，打开风、水阀门，进行试运转。操作者站稳，双手紧握操作手把，身体保持平衡。扶钻人一手握住钻机手把，一手将钻杆插入钻机连接套内向操作者示意开钻。操作者缓送气腿阀门、使气腿慢慢升起，对准眼位、顶紧、点动钻机。当钻进约50 mm深度时，开水，扶钻人退到操作者身后侧监护，全速钻进。钻进过程中，钻机要反复升落2－3次，以防孔内碎渣堵孔、卡钻。扶钻人待钻机停止运转后，下落钻机，接钻杆。打至设计深度后，下缩锚杆机。人工用锚杆杆体将树脂锚固剂(先装填一支MSK23/35，再装填一支MSZ23/60，连续装填)送入眼底，锚杆杆体套上托盘，上好螺母。将搅拌器尾端与钻机连接好，缓开气腿阀门，将树脂锚固剂顶至孔底，开机搅拌，边搅边推，直到锚杆顶端推到眼底时，搅拌30－45秒停机，等待树脂锚固剂凝固480s后再次启动锚杆机旋转推进，将螺母定位销破开，使托盘锚网压紧岩面。

3.2 帮锚杆施工工艺 采用MQS－90型帮锚杆钻机配YT－28气腿式凿岩机、φ28 mm钻头施工帮部锚杆。按照从上向下的顺序使用手镐找掉两帮的活煤矸，使两帮为硬体。铺帮网，量取间排距，标定眼位。用帮锚杆钻机打眼。扶钻工扶住钻杆，使钻尖对准眼位，点动钻机钻进50 mm后，扶钻工退至操作者后侧，全速钻进，打至设计深度后，来回串动钻杆清除钻孔粉末。采用扫眼器对锚杆眼进行扫眼，将锚杆眼内碎屑、杂质清理干净。人工用锚杆杆体将树脂锚固剂(先装填一支MSK23/35，再装填一支MSZ23/60，连续装填)送入眼底，锚杆杆体套上托盘，上好螺母。把搅拌器尾端与钻机连接好，将树脂锚固剂顶至孔底，开机搅拌，边搅边推直到锚杆顶端推到眼底时，全速搅拌30－45秒停机，等待树脂锚固剂凝固480s后再次启动锚杆机旋转推进，将螺母定位销破开，使托盘锚网压紧岩面。卸下搅拌器，待初凝后，采用启动风炮将螺母旋紧，采用力矩扳手对锚杆扭矩进行检测。

3.3 锚索施工工艺 根据规程标定锚索眼位。按顶锚杆钻孔施工工艺打设锚索眼。每根钻杆打完后，落下钻机，拨下钻杆，再续接一根，待扶钻工撤离后，继续升钻打眼至规定深度，溢水清孔。从下往上依次卸下钻杆，把钻杆放在规定地点。按规定的树脂锚固剂规格、数量、顺序，用锚索锚固头轻轻将树脂锚固剂送入孔底。把搅拌器尾端与钻机连接好，将树脂锚固剂顶至孔底，开机搅拌，边搅边推直到锚索顶端推到眼底时，全速搅拌30～45秒，之后使用锚索机顶住锚索约60秒后，方能放下锚索机。待锚索终凝后，架设槽钢、紧固锁具及托盘涨拉千斤顶张拉锚索到设计预应力之后，卸下千斤顶。张拉：锚索锚固后，等待8 min后用风动张拉机对锚索进行张拉。

4 高强度支护技术存在的问题和改进措施

在目前此高强支护技术在煤矿采煤掘进中广泛应用的同时，也表现出在前期开展支护设计中出现设计支护应力不足而导致出现安全事故的问题。同时还由于支护技术具有隐蔽性的特点，随着采煤掘进作业的推进，在复杂的地质条件下更是会增加采煤掘进和支护难度，容易由于高强支护技术选择不合适而导致出现地质坍塌等问题。此外在比较恶劣的地下环境中，还会出现高应力巷道和大倾角高帮等问题，这也会造成巷道顶部的变形，增加煤矿开采作业中的风险以及安全事故概率。

针对上述问题，就需要在巷道中使用高强支护技术进行主动支护，还要保证所确定支护方案的合理性以及满足实际应用要求，提升煤炭开采作业的稳定性和安全性。其次就是要在开展支护作业之前需要全面考察周围环境中的地质特征、地形地貌以及温湿度等，通过专业的参数计算来选择合适的支护方式，通过预实验来对支护方案进行改进和完善，实现支护效果的提升。最后就是可以与其他支护技术进行联合应用，减少地质应力对巷道的不利影响，实现施工安全性的增强。

5 结语

针对目前煤炭开采深度不断增加的发展趋势，由于在此趋势下也增加了煤炭开采作业中的安全风险性，为此本文就提出了采用高强度支护技术的策略。并且以某泄水巷为例，对应用高强度支护技术的情况进行介绍，针对其应用中出现的问题提出了相应的改进策略，希望可以为同行提供一定的经验。