煤巷全锚网支护托顶煤施工技术

孙喜鹏

(山西省煤炭建设监理有限公司， 山西 太原 030012)

0 引言

当前在全国煤炭行业中较为先进的支护方式为煤巷全锚网施工。山西某煤业公司在下顺槽厚煤段煤巷掘进中进行煤巷全锚网支护试验，其下顺槽掘进层位是二叠系下部二1煤层,煤层疏松,是典型的不稳定煤层,煤层厚度为1.2～7.5 m，发育极不稳定[1]。对此情况，该公司积极开展全锚网托顶煤的施工工作,取得了较好的效果。

1 托顶煤锚网施工措施

下顺槽掘进至下35测点前36.5 m 时,迎头顶底板张开,煤厚达6 m[2]。根据现场条件,采取技术措施:

1) 正常托顶煤平顶施工时,首先,自巷道中线向两帮开挖0.6 m宽、2.0 m长的空间;然后,继续向前扩刷0.6 m,满足一排网空间后,将1.2 m宽、2.0 m长的钢筋网连接顶板施工锚杆、锚索;最后,继续向两帮各刷1.5 m达到巷道设计宽度,将网搭接连网后施工顶部两边及两帮上部锚杆。

2) 采用手镐落煤、掘进机出煤,首先延伸中线至迎头。在落煤时,采用正台阶预留煤墙法,台阶长度为4 m。剔出两帮自上而下两根锚杆位置后,留设倒梯形断面,下部一侧预留煤体宽度不小于0.8 m。

3) 锚杆、锚索施工托顶后前5 m按照一排锚杆、一排锚索进行施工,间排距500 mm×800 mm;施工正常后按照锚杆+锚索联合施工[3]。

2 支护措施

前期支护采取每排锚杆中间增打一排长度4 m锚索混合支护,紧跟迎头补打6.2 m锚索加强支护。

后期支护托顶煤施工进行5～10 m且顶煤支护进入正规循环后,不再施工4 m锚索。其他支护形式与前期相同,按照正规循环进行支护。

1) 支护顶板措施。支护使用锚杆、锚索、硬质塑料网与钢筋梯子梁等材料。在施工工作中,巷道顶板计划安装左旋无纵筋锚杆(φ20 mm×2 400 mm)7根,每根锚杆使用M22快速安装螺母与φ23 mm减摩垫圈配合使用。设计800 mm施工锚杆间距，排距采用1 000 mm,锚固用2支锚固剂,锚杆锚固力≥8 t,预紧力≥4 t,预紧力矩≥200 N·m。圆形托盘用φ150 mm×10 mm的(巷道肩窝则是异形托盘)。为提高托顶煤支护体强度,施工前要钢筋网和硬质塑料网捆绑覆盖。钢筋网设计规格是直径6.5 mm、宽度1 200 mm、长度2 000 mm,硬质塑料网则是宽度1 000 mm、长度12 m。14#双股铁丝网，三花眼间联网搭接长度为≤200 mm,其联网间距设计≤200 mm。要求钢筋梯子梁至少搭接一个孔位，保证支护体强度。在巷道顶板布置锚索依据间距1 600 mm、排距1 600 mm，也就是说巷道正顶安装1根,2根锚索安装在偏离中线位置1 600 m。每根锚索使用3支锚固剂。矿井回收废旧U型钢加工而成托盘(300 mm×300 mm×10 mm),锚索预紧力≥100 kN(20 MPa),锚固力≥260 kN[4]。用φ12 mm圆钢加工成钢筋梯子梁。

2) 两帮巷道支护技术。两帮巷道在施工中，按照巷道两帮分别设计左旋无纵筋锚杆5根(φ20 mm×2 400 mm)，间距800 mm，排距1 000 mm,使用每孔两卷锚固剂锚固。锚杆锚固力≥70 kN,预紧力≥40 kN,预紧力矩≥200 N·m。当煤层煤厚度大于3 m时,按照“3-3-3”施工,锚索和钢筋梯子梁严格依照要求铺设，钢筋梯子梁要搭接至少一孔位，保证支护体强度。顶板依照一排锚索一排锚杆间距1 600 mm、排距1 600 mm。锚索直径17.8 mm、长度6 200 mm钢绞线。锚索每根使用3支锚固剂。用废旧的U型钢加工成300 mm×300 mm×10 mm的托盘。锚索预紧力≥100 kN(20 MPa),锚固力≥260 kN。钢筋梯子梁按设计铺设。用φ12 mm圆钢加工钢筋梯子梁,如图1所示。

(a) 下顺槽巷道支护断面

(b) 巷道支护展开图

3 安全技术措施

1) 托顶煤施工期间,必须对顶煤进行超前注水,使煤体充分湿润锈结,注水孔布置在距离巷顶1～2 m范围内,断面内布置3～4个注水孔,注水孔深度不小于6 m,注水压力为2～4 MPa,每班注水时间不小于2 h。

2) 顶部宽度刷够2 m后,及时铺设顶网并使用单体柱配合工字钢进行临时支护。在宽度刷够5 m后及时铺设钢筋梯子梁后施工2.4 m左旋无纵筋锚杆进行顶部支护。

3) 顶部支护未完成前,不得拆除单体柱,施工期间要随时排查单体柱临时支护情况,发现漏液、卸载情况应及时处理。

4) 施工长度达到3 m后,巷道两帮距巷帮500 mm左右位置各布置一道抬棚,使用单体柱+工字钢打设，要求一梁三柱，初撑力≥50 kN，且必须安装防倒装置(防倒器或钢丝绳捆绑)。

4 施工效果判断

在全锚网支护巷道托顶煤施工段巷道布置了一组锚索测力计和顶板离层仪,以定期观测。

定期观察结果见图2。由图2可以看出,锚索预应力值在7～12 d时出现变化,达到最大值6 MPa,之后趋于稳定;顶板离层仪在第12 d时深部基点读数达到100 mm、浅部基点读数达到40 mm,之后逐渐趋于稳定。

5 结论

煤巷全锚网支护托顶煤应根据现场具体情况制定切实可行的施工方案。

(a) 锚索预应力值

(b) 观测结果值

煤巷全锚网支护托顶煤施工改变了传统的沿顶施工方式,对于工作面开采顺利推进、提高工作面回采率都有着极为重要的意义,为同类矿井煤层条件下区段托顶煤锚网支护提供了良好的借鉴作用。