大断面煤锚支护技术

摘　要：本文依据淮北矿业集团朔里矿业621上切眼施工为例，介绍了煤锚支护的方案，并从安全性、经济效益等方面论证了可行性。

关键词：煤锚；安全；经济；可靠
    朔里矿业是年产120万吨的大型煤矿，矿井西部采区主采煤层为6煤，621上工作面位于六二采区中上部，该面上接617里工作面（已回采完毕），下连621工作面（已回采完毕），左邻617外工作面（已回采完毕），右靠六二采区轨道下山。据621风巷及617里机巷.外切眼揭露的地质资料综合分析：该面煤层原始沉积稳定，结构复杂，普遍含一层泥岩夹矸，厚0.1～2.2m，平均厚度0.54m，其上煤层厚0.3～0.8m，平均厚度0.56m，夹矸下煤层厚1.8～2.9m，平均厚度2.33m，煤层总厚2.5～4.7m，平均厚度3.43m。煤层直接底为深灰～黑色条带状砂质泥岩，厚度3.4～4.84m，平均厚度4.28m，老底为灰～灰黑色条带状砂岩，厚度7.5～8.6m，平均厚度7.9m，直接顶为浅灰～深灰色块状泥岩，局部含粉砂岩条带，厚度2.69～4.57m，平均厚度3.36m，老顶未浅灰～灰白色细粒砂岩，夹黑色条带，厚度2.1～5.36m，平均厚度4.2m。
    我公司自推行煤锚支护以来，在不断的施工.探索.总结.优化，已形成了一整套适用我公司地质条件的的施工方法。由于621上工作面煤层较厚，且含有厚0.1～2.2m不等的夹矸，特采用较大的煤机和综采支架，要求切眼净宽不低于6.6m.净高不低于2.6m，为保证巷道支护安全.经济.可靠，特采用锚.带.网.索联合支护，且取得了较好的支护效果。
　　一.断面及支护方式的选择
　　根据工作面安装和生产要求，切眼整体跟顶施工，断面为正矩形，净宽6.6m，净高2.6m。顶部支护方式采用锚.带.网.索联合支护，两帮采用锚.梁.竹笆片联合支护。
　　支护参数的确定
1.顶锚杆长度的确定
　　621上切眼顶板属于中等稳定的Ⅲ类围岩，锚杆支护参数按单体锚杆悬吊理论进行计算：
　　L=KH+L1+L2    （1）
　　L——锚杆长度，m；
　　H——自然平衡拱高度，m；
　　K——安全系数，一般取K=2；
　　L1——锚杆锚入稳定岩层的深度，一般按经验取0.5m；
　　L2——锚杆在巷道中的外露长度，一般取0.1m；
　　H=B/2f（f小于3时，不可用此公式）
　　B——巷道开掘宽度，取最大6.8m；
　　f——岩石坚固性系数，岩层取4。
　　L=BK/2f+ L1+ L2=（6.8×2）÷（2×4）+0.5+0.1=2.3m
　　计算的L等于2.3m，取锚杆长度为2.4m。
　　2.锚杆间排距的确定
　　根据单体锚杆悬吊作用确定，通常锚杆按等距离排列，即锚杆间距a等于排b距离，则有：
　　a=    （2）
　　Q——按现场锚固力拉拔试验数据的平均值或按经验数据，Q取80KN；
　　K——安全系数，一般取1.5-1.8；
　　γ——岩体容重，此处取25KN/m3；
　　计算得a等于1.09m，根据6煤及顶板岩性情况，取锚杆间排距0.9×0.9m。
　　3.锚杆直径的确定
　　按杆体承载力与锚固力强度原则确定，杆体直径d为：
　　d=1.13    （3）
　　σt---杆体抗拉强度，高强锚杆取335MPa;
　　计算得d等于17.4mm，取锚杆直径为20mm。
　　为确保支护可靠，特采用高强锚杆配合树脂锚固剂进行支护，每孔采用两卷Z2550型树脂锚固剂，初锚力不小于300N.m，锚固力不小于80KN。
　　4.加强支护
　　由于621上切眼直接顶为平均厚度3.36米的泥岩，造成锚杆不能生根在稳定的老顶砂岩上，很容易造成顶板离层，而发生顶板大面积冒顶事故。因此需加强支护，目前常用方法是，采用小孔径预应力锚索加强支护，锚索与锚杆相比具有深度大.强度高.可施加较大预紧力等特点，可有效的将下部锚杆支护形成的锚固承载机构生根在老顶上。621上切眼采用规格为YMS17.8/6.3的锚索，锚索每孔3卷树脂药卷，一卷K2550型，两卷Z2550型树脂锚固剂，锚索采用2-0-1-0-2方式布置，详在下图1。
　　　
　　5.帮锚杆的选择
　　帮锚杆锚固力60KN基本满足支护要求，固帮锚杆株﹑排距为900×900mm，采用3根GM20/2000高强锚杆配合2.4 m的“π”型钢带和大竹笆（2.4×1.2m）支护，每孔采用两卷Z2550型树脂锚固剂，初锚力不小于200N.m，锚固力不小于60KN。
　　三.施工方法及技术保障
　　由于621上切眼断面达到6.6 m宽，特采用先导硐，再刷煤壁帮的方法进行施工，施工工序如下：
　　锚杆支护施工工序：交接班准备→敲帮问顶.打眼→装药→放炮→验炮→敲帮问顶临时支护→运料出货→定顶锚杆眼位→打顶锚杆→刷帮→打帮锚杆→清理→插班钉道。
　　保障措施如下：
　　爆破后，要保证煤层直接顶围岩稳定，不能产生炮震裂缝，爆破后,锚杆支护要求两帮留有距巷道轮廓线不少于300mm的煤垛。锚杆眼位.深度达到设计要求，纵横成线。锚杆托盘.钢带.锚网及大竹笆必须紧贴煤.岩面，锚杆安装要正规有劲，严禁穿皮，其初锚力.锚固力必须符合设计要求。煤锚支护巷道每施工30～50m必须安设一个顶板离层指示仪，顶.帮各安设一个液压枕，软岩巷道.顶板破碎地带.高地应力等地段必须加密测点，掘进初期和回采影响期间应加强监测，每班安排专人观测并记录。顶板离层指示仪显示分绿（安全）.黄（警告）.红（危险）三种颜色。出现黄色要立即采取补强支护措施。出现红色要立即撤出所有受威胁地点的人员，并汇报调度所，采取针对性的补强支护措施，确保安全生产。
　　四.结论
　　621上切眼大断面煤锚支护取得较好的支护效果，具有巷道支护投入低.无返修率.职工劳动强度低.支护可靠等优点，为我公司以后大断面煤锚支护设计积累了宝贵的实践经验及数据。
    参考文献：
    [1]田建平.高强高性能机制砂混凝土的配制及性能研究[J].武汉理工大学硕士论文，2000(4)：1-2．
    [2]姚明芳.新编混凝土强度设计与配合比速查手册[M].湖南科学技术出版社，2001.