复杂地质条件下大断面巷道一次成巷锚杆支护技术
王波
（晋城煤业集团凤凰山矿 机掘二队，山西 晋城 048007） 摘 要:通过凤凰山矿IX2312回风巷皮带机头硐施工的实例,介绍了复杂顶板条件下回采巷道锚、网、带加锚索联合支护技术的应用,介绍了联合支护参数选择,分析了经济效益和社会效益,提出了建议和结论。
关键词:复杂顶板条件 回采巷道 联合支护
煤巷锚杆支护作为一种新的回采巷道支护形式,在改善支护效果、降低支护成本、加快成巷速度、降低劳动强度、简化工作面两端头区维护工艺等方面其优越性十分突出[1]。综合机械化采煤的回采巷道,其明显特点是断面大、围岩受力复杂[2]。对凤凰山矿而言,大断面巷道一般采用架棚支护或锚杆支护的支护方式。架棚支护属被动支护,断面利用率小,支护效果差,施工速度也比锚杆支护慢。凤凰山煤矿IX2312工作面回风巷皮带机头硐采用综掘一次成巷锚杆支护施工技术,较好地解决了上述问题。 1、地质条件概况
IX2312工作面位于凤凰山矿二水平九二盘区，工作面走向长861.959m，倾斜长133.776m，工作面对应地面标高为925~1018.8m，工作面标高为600~623.1m，所属煤层为石炭系上石炭统太原组9#煤，厚0.6~1.85米，平均厚1.41米；煤层赋存稳定，结构简单，煤层倾
角0°~11°。直接顶由灰色K4石灰岩和灰黑色砂质泥岩组成，K4石灰岩平均厚0.25m，砂质泥岩平均厚1.2m；老顶为细砂岩，厚度为1.05~6.46m。该工作面水文地质条件简单，冲水源主要为上覆地层层间裂隙水、3#煤采后老塘水及相邻工作面采空区渗入。巷道沿煤层顶板施工，皮带机头硐巷道规格宽×高=5.0m×2.4 m。 2、支护参数设计
根据9#煤围岩条件及生产盘区巷道矿山压力显现的特点,IX2312回风巷皮带机头硐采用锚、网、梁联合支护,锚索补强支护。支护见图1。
锚索Φ17.8-1-6300mm高强度螺纹钢锚杆Φ22-M24-2000mm 高强度螺纹钢锚杆 Φ22-M24-2000mm30040011501150115011503008001005008005000520024002500100100图1 皮带机头硐支护断面图
2. 1 锚、网、梁支护参数 2. 1. 1 锚杆支护参数的确定
按照悬吊理论计算锚杆参数 (1)锚杆长度计算
L=KH+L1+L2 式中：H-冒落拱高度，m；
K-安全系数，一般取K=2；
L1-锚杆锚入稳定岩层的深度，一般取0.5m； L2-锚杆的外露长度,一般取0.1m。 H=B /2f=0.68m
式中：B-巷道开掘宽度，为5.2m；
f-岩层的坚硬系数，煤层取3.8。 L= 2×0.68+0.5+0.1=1.96m (2)锚杆的间、排距计算
通常间排距为a： a2=Q /KHr
式中：Q-锚杆设计锚固力，150kN/根；
H-冒落拱的高度，取0.68m；
r-被悬吊煤层的重力密度，取13.33kN/m3； K-安全系数，一般取K=2。 a=[150/(2×0.68×25)]1/2=2.1m
通过以上计算结合回风巷皮带机头硐现场围岩的状况和支护参数，确定该巷道的支护参数为：巷道采用锚、网、梁组合支护，锚杆采用Φ22-M24-2000mm的左旋无纵筋螺纹钢筋锚杆加锚索支护顶板,顶板锚杆间距为1000mm,排距为1150mm。在巷道每1.0米布置一根锚索进行补强，锚索以迈步形式布置，锚索排距为1000mm,间距为1800mm，距帮1700mm。锚索索体为高强度低松弛钢绞线，长度6.3米，公称直径17.8mm，顶板挂金属网。 3、施工工艺
IX2312回风巷皮带机头硐采用机掘全断面一次掘进成巷，掘一排，打注一排。顶板使用风动锚杆钻机打眼和安装锚杆,两帮采用手持式煤钻机打眼，顶锚杆紧跟迎头施工。 3. 1 锚杆施工工艺
退掘进机→截割头落地闭锁掘进机并停上一级电源开关打到零位→敲帮问顶→上托梁器→将事先连接好网的钢筋托梁置于托梁器上→向前开掘进机使钢筋托梁达到排距要求→掘进机截割头于巷道正中托住钢筋托梁护顶→闭锁掘进机并停上一级电源开关打到零位→调整中线→按钢筋托梁限定孔位打注巷道顶部临时支护锚杆（从一侧帮上数第二根和第四根。）帮锚杆施工可与顶锚杆同时进行,滞后掌面不超过2 m。 3. 2 锚索施工工艺
锚索以迈步形式布置，锚索排距为1000mm,间距为1800mm，距帮1700mm,采用B19可连结钻杆，配合28mm钻头打眼,每钻进1 m,
接1根钻杆，直至钻进6 m深度。其施工工艺为：打锚索孔→清孔→放入树脂与锚索→搅拌→安装托盘及锁具→张拉。采用三支锚固剂，一支规格为K2335型，另两支规格为Z2360型，锚索预紧力不低于150KN。
4、经济效益和社会效益分析 4. 1 经济效益
(1)直接经济效益。IX2312回风巷皮带机头硐采用锚杆支护后,支护成本大大降低。据实际测算，采用架棚支护成本为1250元/m，采用锚杆支护实际成本分别为923.5元/m。采用锚杆支护后，节约支护成本326.5元/m，相对减少35.4%。同时,巷道采用锚杆支护后,延长了过去棚式支护的维修周期，甚至在整个服务期限内基本不需大量维修。
(2)间接经济效益。IX2312回风巷皮带机头硐采用综掘锚杆支护一次成巷施工，减少设备撤除、安装时间，施工工艺简单，工人的劳动强度降低。采用锚杆钻机打眼作业,实现了打眼安装一体化，为快速掘进创造了有利条件。采用锚杆支护后，以后回采支架运行空间加大，工人劳动强度明显降低，支架就位简单快捷。 4. 2 社会效益
锚杆支护与架棚支护相比,可明显减轻工人的劳动强度，可明显改善围岩状态，降低顶板与两帮移近量，大大提高了顶板的整体性和支护的安全可靠性，避免了工字钢支护工作面安装起吊设备造成垮棚以及支架安装运行过程中撞倒工字钢棚而发生的冒顶事故。
参考文献:
[1]侯朝炯、郭励生、勾攀峰等.煤巷锚杆支护[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1999.
[2]钱鸣高、缪协兴、许家林等.岩层控制的关键层理论[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2000. 作者简介：
王波，1987年12月出生，性别：男，职务：生产技术员，2010年7月毕业于中国矿业大学，现从事一线生产技术工作，电话：3636178