浅析大断面煤巷综掘锚网支护快速掘进关键技术

韩琳

摘 要：近年来，综放技术及其大采高技术得到了快速的进步，更多的回采巷道逐步趋向于煤层掘进式发展，但是以往的支护方案难以保障煤层的安全开采，这严重阻碍着我国现代社会高产矿井的发展，锚网支护成为当前巷道支护的基本方向。本文为了系统性分析大断面巷道综掘锚网支护快速掘进技术，以云南省开远市大庄煤矿为案例，针对33011综采工作面的实际现状，明确巷道中“锚网+锚索”的支护方案，并且进一步计算锚索、锚杆等的支护参数及其关键技术，以期为相关工作人员提供理论参考依据。

关键词：大断面煤巷；综掘锚网支护；掘进技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.060

0 前言

锚网支护技术较为先进，能够有效提升成巷效率，完善支护质量，并能够大幅度降低支护资金投入，其属于新时期回采巷道的主要支护方案，该技术有助于提升巷道断面的使用效率，就回采工作面的维护技术来说更加方便与快捷。现阶段，锚网支护技术已经逐渐发展成为主要支护方式，將其作为提升采煤质量及其采煤效果的切入点，尤其是在我国，大部分煤矿企业已经具备成形的锚网支护设备及其相关施工工艺，同时，锚网支护技术也是巷道支护创新改革的基本方向。因此，为了进一步提升巷道锚网支护技术的经济性、便捷性及其安全性，有关工作人员应当强化对于大断面煤巷综掘锚网支护技术的研究，以此逐步提升煤矿开采经济效益，降低安全事故发生率，为煤矿企业的快速发展奠定基础。

1 大断面煤巷工程概况

云南省开远市大庄煤矿有限公司属于资源整合性矿井，井田内煤层已经具备多年开采历史，在以往的开采过程中，巷道均使用炮掘架棚支护模式。由于机械化程度不高，加之受到巷道围岩压力的限制，需要耗费大量的人力与物力，同时也对掘进施工进度造成了阻碍[1]。近年来，随着采煤技术的快速发展，有关人员通过多年的研究与分析，逐步推广使用锚网支护技术、综掘技术等，有效提升了煤矿企业的施工效益。本次主要以大庄煤矿33011工作面作为案例进行系统性分析。

33011工作面运输槽总长度700m，切眼130m；巷道断面为矩形，毛宽为4.5m，净宽4.4m，毛高3.0m，净高2.9m，毛断面面积为13.14m2，净断面面积为12.96m2；煤层厚度为4.8m，煤层倾角为40-70；煤层接力发育正常，不存在自燃趋势，煤尘爆炸风险率较低；顶板中岩石包括7.35m砂质泥岩（断口参差不齐，包含少量植物化石碎片，颜色呈灰色，层理均匀，中厚层状）以及4.63m粉砂岩（断口处少量炭屑，层理均匀，颜色呈深灰色，中厚层状）；底板中岩石包含7.12m粉砂岩及其黑泥岩（断口参差不齐，包含少量云母片，层理均匀，颜色呈灰色，中厚层状）以及2.0m细粒砂岩（主要成分为石英及长石，颜色呈灰色，层理均匀，中厚层状）。

2 大断面煤巷道快速掘进施工

大断面煤巷道快速掘进施工主要设备为EBZ-50型综合掘进机，掘进机自底板处截割煤层，并将其自动装收，通过输送机运输到煤仓中。在启动机器之前，应当做好准备工作，保障掘进机能够正常工作，同时提前准备开采所需支护材料机器必要工具。在掘进过程中应当安排两位施工人员，保障其具备较高的掘进机操作技能水平，在截割煤层的过程中，必须按照截割轨迹进行，保障截割面的平整性，禁止随意或者自由截割，同时应当确保一次成巷，避免多次来回延长时间。在截割完毕之后，施工人员必须将掘进机退至支护区域中，放下截割头。

3 锚网支护参数设计

3.1 顶板支护

顶板支护采用联合支护方案，具体包括锚杆、锚索、金属网、钢筋梯子梁等，保障锚杆长度为2.0m，锚固通过树脂加长，采用树脂锚固剂（通常为Z2360型、$2360型两种），锚固长度控制在1655mm；排距为1.00m，间距为0.97mm，各排均设置5根；每2m设置1排补强锚索，将其置于两锚杆之间，保障至巷道两边距离一致；锚索长度设置为6.4m，基本材料为钢绞线，直径长为18.00mm，钻孔深度为6m，外漏约0.2m，各孔均使用树脂锚固剂$2360型（一卷）、Z2360型（两卷）。锚固长度为2.00m，基本形式为端头锚固，设置多功能钢板为锚索托板（长：宽：高=0.25m：0.25m：0.016m）。通过15mm钢筋制作钢筋梯子梁，其总宽为80mm，总长为3928mm，各焊接两条纵筋于锚杆位置；金属网为菱形，其长度为4.5m，宽度为1.2m（网孔为55mm×55mm），使用铁丝编制（3mm）[2]。

3.2 支护技术

3.2.1 顶板支护

顶板临时支护的基本技术流程为：退出机组——闭电关锁——敲帮问顶——连接锚网——前探梁设置金属网、钢筋托梁——调节前探梁至施工标准——临时点柱的设置——临时支护锚杆的打注（依据钢筋托梁孔位进行/自两侧至上两根）。

巷道掘进工作面的临时支护方案为：临时点柱+前探梁，工作面控定距设置在0.5m—1.5m之间；前探梁基本构成包括：无缝钢管两根（直径为80mm，长度为3000mm）；木板梁一根（长度1.2m/宽度为0.16m/厚度为0.10m）；单体液压柱共三根（DW35—180/IIOXL型）。在掘煤循环一周之后，管理人员核查顶板，在保障顶板安全系数达到施工标准的情况下，吊装前探梁，保障其与两排锚杆距离的适当性。安排两位施工人员站立于支护之下，挑接网片移动钢管至煤墙上，设置木板梁，在科学调整之后，自木板梁绞顶，同时在工作面设置临时点柱。

在临时支护设置结束之后，开展永久锚网支护工程。首先针对顶板之间的锚杆，保障其深度为2.20m，外露的锚杆控制在20mm左右，各孔注入树脂锚固剂，要求在注入$2360型（1卷）后注入Z2360型（1卷），然后使用锚杆设备进行搅拌，维持半分钟，使用锚杆机安装螺丝，并设置检查试验，保障预紧力达不低于100N。

3.2.2 锚网支护

在顶板支护施工结束之后，全面检测巷帮，以支护参数标准眼位作为基本依据，眼位标定为2.0m，各孔均注入树脂锚固剂，要求在注入$2360型（1卷）后注入Z2360型（1卷），以锚杆将树脂锚固剂抵至底部，然后使用锚杆设备进行搅拌，维持半分钟，使用锚杆机安装螺丝，并设置检查试验，保障预紧力达不低于100N。

3.2.3 锚索支护

以锚索排距、锚索行距作为根本出发点，设定锚索孔的实际位置，在钻孔之后将其清理干净，保障钻孔深度在5.0m，各孔均注入树脂锚固剂，要求在注入$2360型（1卷）后注入Z2360型（1卷），安排两名施工人员将树脂锚固剂抵至底部，开启钻机搅拌20s左右，在搅拌之后等待60s，保障锚索外露不超过0.3m。使用收缩机拆卸搅拌器，保持半小时后装设锁具、托板，然后涨拉锚索至100KN以上。

4 锚固质量及其顶板离层检测

4.1 锚固质量检测

在支护工作结束之后，检测员针对锚杆螺母进行抽样检查，各组三根检测一根，若第一次检测不合格，应当抽取下一组，仍不合格则需要对所有锚杆重新紧固。

由管理人员定期开展试验，检测锚杆、锚索是否正常，就锚杆而言，每一百组抽取一组进行检测，各组为三根锚杆，抽检比例应当在1%以上。原则上来说，被检测组都应当与设计目标相一致，否则继续抽检。针对锚索来说每20根检测一组，保障试验为非破坏性抽拉，如果发现存在伸长现象则继续张拉，如果多次抽检均存在问题，则应当技术通知技术管理人员，明确施工环节存在的问题，并及时提出具备针对性的解决措施。抽检要求为顶锚杆达9800N/帮锚杆4900N为有效，外移量应当控制在0.02m间，超出应当重新抽检计算。

4.2 顶板动态检测

由管理人员检测顶板动态，距离掘进面15米范围内观测，每三天检测一次，连续观察一个月，如果数据逐步趋向稳定，则可以延长观测时间为一周一次。锚杆顶层指标应当在15mm-10mm之内，如果检测数据与指标参考值不符，则应当及时检查顶层并提出完善策略。如果锚杆在锚固范围外离层，则可以提升锚固力或者增大支护量。如果锚杆在锚固范围内离层，则应当通过金属结构强化支护，或者延长锚索长度也有助于提升安全性。

5 施工安全技术要求

管理人员应当定期安排专门人员检查支护材料，禁止使用质量不合格的材料。如果顶部出现异常现象，例如厚度增加、煤层破碎或者松软等，应当技术调整锚杆密度及其长度等参数，若有必要可以注浆，提高其牢固性，保障其满足施工要求。在施工中如果锚杆等断裂，应当提升支护质量，减小排距、行距或者增大锚索直径，避免锚索断裂造成人身伤害，降低生产效益。需要指出的是，如果支护大面积断裂，应当要求施工人员及时撤出，停止施工[3]。

6 结束语

综掘锚网支护技术的运用相比以往的支护方式，能够有效提升围岩的牢固性与稳定性，有助于降低安全事故的發生率。有关人员应当提高重视，通过综掘机的掘进，达到节约人力物力，提升生产效率及其效益。

参考文献：

[1]王林.大断面煤巷综掘锚杆支护快速掘进关键技术研究[J].内蒙古煤炭经济，2015，01（15）：90-92.

[2]王毛旦，刘随方.综掘及锚网支护技术在煤巷掘进中的应用[J].能源与节能，2016，01（20）：129-131.

[3]李强，张艳君.岩巷综掘机快速掘进锚网喷联合支护施工工艺实践[J].现代商贸工业，2016，06（29）：895-897.