B080306 千米深井大断面切眼联合支护技术

1、千米深井大断面切眼联合支护技术杨永金 徐慎利 【徐州矿业集团公司庞庄煤矿，江苏 徐州市 221141】摘 要 介绍了采用锚、网、带+锚索+单体联合支护技术，结合监测、控制手段，实现深部高应力大断面切眼支护的成功经验。为类似情况巷道的支护提供典范。关键词 深部 大断面 切眼 联合支护 监测-前 言庞庄煤矿张小楼井采深现已达到-1025m水平，在高地应力的作用下，传统的支护形式已经无法满足支护需求，巷道变形相当严重。为此，我们在深部巷道75209切眼进行了锚杆支护的探索性试验，试验段长度为80m。试验结果表明，采用特殊锚、网、带+锚索+底角锚杆+单体液压支架联合支护的支护形式满足了该巷道的支护需要

2、。1 地质状况75209切眼位于-1025m水平西一下山采区，工作面走向长500m，倾斜长175m，工作面标高为-1080-1150m。浅部是75209工作面，西侧为75206和75208工作面，均已回采结束；东侧和深部为未采区。煤层厚度1.3，平均为，煤层倾角010º，煤层顶板老顶为砂岩，厚度为1.38，直接顶为砂页岩，厚度为4.08。2 支护形式及参数2.1 巷道形状及支护形式设计巷道断面形状为矩形，分两次成巷，沿老空区侧掘进。初次成巷巷道净宽为4500mm、净高为2600mm；二次成巷巷道净宽为6650mm、净高为2600mm。经过论证和比较，决定巷道采用锚、网、带+锚索+底角

3、锚杆+单体液压支柱联合支护。初次成巷巷道支护形式如图1所示；二次成巷巷道支护形式如图2、图3所示。2.2 支护材料及参数（1）顶板锚杆采用直径22mm、长2400mm的左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆，间排距为750×800（mm），平行布置。采用一卷CKZ 2380型树脂锚固剂卷端头锚固。锚杆均使用配套标准螺母紧固，预紧力不小于80kN。（2）老空区侧帮锚杆采用直径22mm、长2400mm的左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆，间排距为800×800（mm），平行布置。采用一卷CKZ 2380型树脂锚固剂卷端头锚固。锚杆均使用配套标准螺母紧固，预紧力不小于60kN。（3）工作面煤壁侧帮锚杆采

4、用直径36mm、长1600mm的木锚杆，间排距为800×800（mm），平行布置。当该侧出现断层时，断层前后5m采用螺纹钢锚杆，支护参数同老空区侧；当变形明显加大时，在两排木锚杆之间加打一排木锚杆。（4）底角锚杆采用直径22mm、长2200mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆，排距为800mm。图1 初次成巷支护断面示意图 图2 二次成巷支护断面示意图图3 二次成巷顶板锚索布置示意图（5）锚索锚索采用直径、长7300mm的钢绞线。锚索呈454平行布置，排距为3200mm，每排4根锚索时间距为2000mm；每排5根锚索时间距为1500mm。每根锚索用2卷CKZ2380型（内部）和1卷Z 2350

5、型（外部）树脂锚固剂锚固。锚索紧跟迎头安装时，预紧力为100kN；锚索滞后迎头安装时，预紧力为120kN。 （6）托板锚杆托板采用木托板和金属托板组成的复合托板，其中木托板规格为200×150×50（mm），外部金属托板规格为120×120×10（mm）；锚索托板为20槽钢加钢板；帮角锚杆采用异型托板，以保证托板的一面紧贴岩面，另一面与锚杆垂直。（7）网顶板和老空区侧帮部采用编织钢筋网或冷轧铁丝网（加钢带），编织钢筋网尺寸有现场情况决定，工作面侧帮部采用塑料网（加钢带）。（8）单体液压支柱保证单体液压支柱的初撑力不小于90kN。3 施工工艺及要求3.1

6、施工工艺由于切眼断面较大，因此采用两次成巷、两次支护形式。（1）初次成巷及支护施工工艺巷道炮掘至切眼初次成巷设计断面临时支护挂网钻顶部锚杆孔安装顶部锚杆钻帮部锚杆孔安装帮锚杆钻锚索孔安装锚索钻底角锚杆孔安装底角锚杆下一循环。（2）二次成巷及支护施工工艺扩刷切眼至二次成巷最终设计断面巷道中间安装增大单体液压支柱工作面煤壁侧顶板挂网钻顶部锚杆孔安装顶部锚杆工作面煤壁侧帮挂网钻工作面煤壁侧帮部锚杆孔安装工作面煤壁侧帮锚杆工作面煤壁侧顶板补钻锚索孔安装锚索下一循环。每次成巷及支护施工过程中，施工顺序可根据现场施工条件采用平行作业方式，以加快施工进度。 施工要求.1 顶、帮、底角锚杆（1）钻锚杆孔钻孔前

7、，首先按照中、腰线严格检查巷道断面规格，不符合作业规程要求时必须先进行处理。钻孔前要先敲帮问顶，仔细检查顶帮围岩情况，找掉活矸、危岩，确认安全后、方可开始工作。锚杆孔的位置要准确，眼位误差不得超过100mm。钻孔时，必须在前探梁的掩护下操作。锚杆孔垂直于巷道轮廓线，孔向误差不得大于15°。锚杆孔深度应与锚杆长度相匹配，钻孔时应在钎子上做好标志，严格按锚杆长度钻孔，锚杆孔钻好后，应将孔内的岩渣、积水清理干净。钻孔应按照由外向里、先顶后帮的顺序依次进行。（2）安装锚杆安装前，应将孔内的积水、岩（煤）粉用压风吹扫干净。安装时，先将树脂锚固剂塞入钻好的锚杆孔中，将锚杆尾部套上托板、垫圈，将螺

8、母旋上，将锚杆顶住锚杆孔中的锚固剂，然后将锚杆尾部螺母插入锚杆安装器的内六方孔中，将安装器的另一端外六方插入钻机的钻杆连接套中。此时，操作者双手握住扶机把，用力推动钻机，当锚固剂推到孔底时，使钻机边旋转边向前进，当锚杆推到孔底时停止推进，快速旋转搅拌20s左右，关闭气阀，钻机停钻并取下。根据所用锚固剂的初凝时间，待锚固剂完全凝固后，再使快速旋转，拧紧螺母，将螺母上的剪切销剪断为止。锚杆安装完毕，钻机停钻，取下钻机。.2 锚索安装工艺 采用普通单体锚杆钻机配中空六方接长式钻杆和直径28mm双翼钻头湿式钻孔。为保证孔深准确，在起始钻杆上用油漆标出终孔位置。 检查锚固剂质量（以手感柔软为合格），安放

9、锚固剂时，快凝锚固剂卷在上方，缓凝锚固剂卷在下方。 用棉丝将锚索锚固段擦净，用塑胶带将锚固剂卷与锚索粘结定位。 2人配合，用锚索顶住锚固剂缓缓送入钻孔（注意不能反复抽拉锚索），确保锚固剂全部送到孔底。 推进钻机搅拌锚固剂，先用慢速旋转，后用快速旋转，搅拌时间控制在2030s。 停止搅拌，保持推力约3min后再卸钻机。 10min后，卸下专用搅拌驱动器，装上托梁、托板、锚具，并将其托到紧贴顶板的位置。 2人一起将张拉千斤顶套在锚索上并用手托住。开泵进行张拉，达到设计预紧力后千斤顶行程结束时，迅速换向回程。 卸下张拉千斤顶。4 支护监测完整的现场监测资料可以为巷道支护实施提供基础数据，是巷道支护工

10、程得以巩固和发展的重要保证。75209切眼支护监测内容有：巷道表面位移观测、巷道顶板离层监测、锚杆受力监测、围岩深部位移监测、单体液压支柱荷载观测。巷道表面位移观测结果如图3所示，围岩深部位移监测结果如图4所示。图3 75209切眼表面位移时间关系曲线图图4 75209切眼深部位移时间关系曲线图从巷道表面位移量时间关系曲线可以看出，从安装开始到20天以后平均位移量为6mm；第40天后平均位移量为7mm；第70天后平均位移量为8mm；第80天后平均位移量为9mm；第90天后平均位移趋于稳定。从深部位移量时间关系曲线可以看出，从安装日开始至第10天位移量为1mm；30天后位移量为3mm；60天后位移量为7mm；90天后位移9mm，并趋于稳定。结 论 通过75209切眼支护参数优化，与其他同水平锚杆支护巷道比较，有效地控制了巷道围岩变形速度，监测结果表明，采用锚、网、带+锚索+底角锚杆+单体液压支柱联合支护后，支护满足生产的要