煤层巷道支护技术改革实践

1、    煤层巷道支护技术改革实践    平向阳 史刚昊摘 要：原有煤巷支护形式在现场应用中存在支护效果不明显、劳动强度大、施工工艺复杂等诸多问题，随着我国煤矿支护新技术的不断应用，通过对支护技术的改革应用，使巷道“主动支护”真正发挥主动支护效果，减少巷道的支护、维护工作量，减少工人的劳动强度，既保证了安全又增加了效益，值得推广。关键词：支护技术；锚网索；煤层巷道；改进改革1 工作面概况与地质条件西翼胶带大巷位于西翼12带区西部，该巷道二1煤层赋存不稳定，整体呈下坡趋势，煤层坡度0°8°，平均6°。煤层厚度3m6.7m，平均4

2、.85m。该巷道二1煤层伪顶不发育，直接顶为深灰色，薄层状，砂泥质构造，局部含少量植物根化石及细砂岩透镜体，并含少量粉砂质，平均11.5m。二1煤层直接底黑色，块状，砂泥质构造，具滑面，含大量植物根化石，厚度57m；向下岩性依次为泥岩、一8煤、泥岩、硅质泥岩，平均厚度12.9m。2 巷道初始支护及存在的问题根据该工作面现场情况，结合已施工巷道的经验数据，采用工程类比法进行巷道支护设计。2.1 巷道初始支护（1）巷道断面、规格：巷道采用梯形断面，毛宽×毛高=621m×2.75m，s掘=14.3，锚杆采用22*2400mm左旋锚杆，锚杆锚固力不低于25.65mpa，锚杆螺帽扭矩

3、二次紧固后不小于300n.m；锚索采用18.9*6500mm钢绞线，锚索预应力不低于38.2mpa。（2）顶板支护：顶板每排布置6根锚杆，间排距800*700mm；顶部每排布置3根锚索，间排距1400*2100mm，托盘为400*400*10mm钢板托盘；顶部铺设金属网，搭接100mm，每200mm用12#铁丝进行连接牢固。（3）被动支护：采用12#矿工字钢对子棚支护，工字钢棚梁长4200m、腿长3000mm，棚距700mm（中-中），棚腿扎角72°，净高2600mm。棚梁顶采用小圆木背设，每棚不少于6个接触点均匀布置，帮部采用双串杆+塑料网+荆笆背设。2.2 巷道施工状况及原因分析

4、（1）工作面迎头爆破完毕后，经现场安全检查、隐患处理后，在临时支护的掩护下，对顶板进行锚网（索）支护，巷道两帮部未进行有效支护，在矿工字钢对子棚架设完毕前，一直处于自然裸露状态，易片帮造成巷道断面规格增大，增加劳动量同时影响架棚后两帮部背设。（2）工字钢笨重劳动量大。传统支护方式所使用的矿工字钢比较笨重，在运输上就需要大量的时间和人力，在矿工字钢棚架设上也比较繁琐，在架设顶棚及帮部背设过程比较浪费时间，对矿工字钢的工程质量参数的要求也比较多，架棚后对工字钢棚的调整也占用了较多时间。（3）被动支护的效果差。工字钢棚属于“硬性”支护，其塑性和脆性都比较大，当工字钢变形达一定程度时，其变形会剧烈增加

5、，使得工字钢突然断裂，支护随之失效，工字钢支护仅仅适用于巷道载荷较小的巷道。3 煤巷支护技术的改革通过对施工过程中存在的以上诸多问题的分析可以看出，煤巷支护设计存在优化、改进的空间。为便于现场施工，提高掘进速度和施工质量，保证生产的安全，对该巷道的支护方式进行了如下改进：（1）巷道断面形状的改进：巷道断面形状由梯形调整为矩形，通过对巷道断面形状的调整，使不减少有效断面的同时，两帮部上下平齐不易发生片帮，断面形状容易控制，为下一个工序创造了条件。（2）顶板支护形式的改进：顶板采用“锚网索+钢筋梯”支护，采用无纵筋左旋螺纹钢高强锚杆，每排7根，矩形布置，顶板边缘锚杆向巷道外侧倾斜打设，与顶板夹角7

6、5°，其它锚杆垂直顶板打设。钢筋梯采用14mm圆钢加工，规格14mm×5100mm×80mm，每排锚杆安装1根，排距1000mm（中-中）。（3）帮部支护形式的改进：帮部采用“锚网+钢筋梯”支护，每排5根（两帮共10根），矩形布置，两侧底角锚杆分别与巷帮成75°夹角，其它锚杆垂直煤帮打设；钢筋梯同上。（4）锚杆间排距重新计算：经计算得出：a=1.64m。设计顶部间排距取800×1000mm，考虑帮部煤体松软间排距取750×1000mm满足支护要求。4 施工要求（1）巷道掘进期间临时支护采用伸缩顶柱配合金属网+前探梁进行支护。（2）爆破

7、后永久支护距掘进工作面最大距离不得超过1200mm（排距+200mm）爆破前永久支护距掘进工作面距离最大不得超过200mm。（3）锚索根据顶板情况采用“3-0-3”或“3-2-3”方式布置在巷道顶板，锚索滞后工作面正头距离不大于30m。（4）加强爆破管理，严格控制好巷道成型，尽可能减少对顶板的震动破坏，局部未达到规格断面可采用手镐落煤。（5）煤体较为破碎、帮部片帮超过500mm时，锚杆间距可适当缩小，要求间距在500750mm之间，排距不变。5 支护效果分析（1）支护质量方面：锚网索+钢筋梯支护属于柔性支护，与巷道围岩接触更紧密，而且由于有钢筋梯和网片具有均衡锚杆锚固力、使锚杆受力趋于一致的作

8、用，而且使得巷道围岩受力均匀，不易造成应力集中，更有利于发挥锚杆的整体支护作用。（2）支护安全方面：锚网索+钢筋梯支护属于主动支护，在巷道围岩还未破坏其整体性能前，锚杆、锚索将其顶板上岩层进行组合及悬吊支护，确保了巷道顶板的完整性，使其顶板岩层具备更强的塑性，加上有网片的支护，巷道顶板掉渣及冒顶事故得到了较好的控制，确保了巷道施工的安全。（3）施工速度方面：锚网索+鋼筋梯支护巷道所用材料均比较轻，即便是在巷道工程量比较大时，运输也比较方便，在支护上均是一次性达到支护效果，减少了大量的巷道维护时间，从而加快了巷道的掘进施工速度。6 结论通过井下实践及工程检测效果表明，采用锚杆、锚索、钢筋梯、金属网的联合支护属于“主动”支护方式，有利于加固和提高围岩强度，保持巷道围岩的长期稳定。与棚式支架相比，锚杆支护可以节约大量钢材、木材，降低支护成本、减少由于支护材料运输和装卸支架的大量工作量，特别是减少了工人劳动强度，既方便了现场的施工，又利于快速掘进，既经济又安全值得同类巷道推广使用。参考文献：1刘玉文