大断面综采切眼锚网索长钢梁联合支护技术应用的推广

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[摘 要]根据实际生产需要，保证高产、高效矿井建设，减少煤炭损失，本矿采用厚煤层大采高分层开采的方式，利用大断面综采切眼锚网索支护技术，为综采工作面的快速安装和巷道的维护创造良好条件，为安全生产提供了可靠保障，具有很好的支护使用前景。

[关键词]大断面；锚网索支护；切眼；综采

中图分类号：TP964 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0326-01

1 概况

1.1 矿井概况

兴山煤矿隶属黑龙江龙煤矿业集团股份有限公司鹤岗分公司，位于黑龙江鹤岗矿区北部，距鹤岗市区4公里，东部以益新煤矿矿界煤柱为界，西部以煤层露头为界，南部以5号勘探线为界，与益新煤矿及新岭煤矿相邻，北部以18号勘探线为界，井田走向长3.5km，宽1.775 km，面积6.213 km2。该矿是鹤岗矿区最老的矿井，开发于1917年，1983年在老一井、二井基础上进行了皮带集中生产改造，皮带井设计生产能力120万吨，两个五统一井各9万吨，设计能力138万吨，2007年12月核定生产能力145万吨，核定通风能力156万吨。2009年1月～10月生产原煤109万吨。现可采储量600万吨，可采期6年。

1.2 采区概况

219工作面本区是三水平北部区中组30层一分层综采工作面，工作面走向长度390米，倾斜长度100米，面积390000m2，煤层平均厚度6.7米，煤层倾角23°～10°，平均16°，煤层可采储量37.9万吨，本区上部以F10断层为界，下部以Fn断层为界，左部以Fa断层为界，右部以Fb断层为界。本区煤层上覆27、292、293号煤层已开结束，293号煤层与本层间距22-30米。

219综采工作面切眼，净宽9.0m；净高3.0m；净断面积27.0m2。采用锚杆、钢筋网、锚索、钢梁联合支护。

1.3 地质条件

本煤层结构较复杂，煤质为半光亮型煤，煤质较好，较硬，块状，油质光泽，

属1/3焦煤.煤层夹有五层夹岩、矸层，其分布及顶板岩性如图1所示：

2 切眼施工工艺[1]

为了保证采区之间的正常接续，219工作面上道、下道同时延顶板采用综掘机施工，锚网索联合支护一次成巷技术，加快施工进度，施工到切眼开门位置后，仍由这两个队相对施工切眼，切眼分两次

成巷技术，先以小断面巷道掘进（宽5米，高3米），如图2所示：

当距贯通50米时，其中一个队停止施工，由另一个继续施工，直至贯通为止。然后扩帮达到设计断面（宽9.0米，高3.0米）如图3所示：

3 支护技术的原理

煤巷锚网索支护是锚杆、锚索、钢梁、钢筋网联合支护，共同支撑煤层顶板的一种新型混合支护技术，它的原理就是利用锚网索钢梁支护强化和提高巷道顶板一定范围岩层的抗剪压能力，形成强化承压拱，它

不仅能保持自身的稳定，而且能够承受地压，阻止上部围岩的松动和变形。其具体作用就是通过对顶锚杆在一定预紧力作用下进行端锚，使端锚范围内的复合岩层在锚杆的弹性压缩下形成组合梁，利用锚固于稳定岩层中的锚索对组合梁在一定预紧力的作用下进行悬吊，进一步增强组合梁的支护强度。

同时，钢筋网不仅可以增大锚杆托盘的支护面积，从而改变了原来巷道壁的点锚固为全面积锚固，在锚杆长度、密度相同的情况下，增大了挤压加固拱的厚度，提高了巷道抗破坏的能力；而且使钢筋网上破碎的岩石不易与 围岩发生脱落，从而使联合支护有机地结合成一体，大大提高围岩的自身承受能力。

4 支护参数的选择[2]

4.1 锚网支护参数的确定

根据锚杆挤压加固作用的分析，在锚杆群的作用下，顶板围岩形成足够厚的挤压加固拱， 即可起到保护作用，但这种锚杆的长度必须大于两倍锚杆间距。即：

L =N （1.1 +B /10），锚杆间、排距D≤L /2

式中， N 为围岩稳定性影响系数，Ⅱ类顶板稳定性较好，故N 取1.1；B 为巷道宽度， 取9.0m。则：

L = 1.1 × （1.1 + 9.0 /10） = 2.2m

锚杆间、排距： D≤L /2 D≤1100mm

巷道锚杆间排距： 1000mm ×1000mm

锚杆长度取2.5米，间距取0.8米、排距取1.0米。

因此， 巷道支护选用粘结力大，性能稳定的ZK2570型树脂锚固剂和左旋螺纹刚φ20×2500mm的金属锚杆，金属网选用φ4mm的钢筋加工成长2000mm，宽1000mm的钢筋网支护顶板，网眼规格是70×70mm。

4.2 锚索长度的确定

1）锚索规格：选用φ17.8mm钢绞线。

2）锚索长度：按照悬吊作用原理确定锚索长度。

L =L1+ L 2+ L 3+ L4 （1）

式中：L ― ―锚索的总长度，m；

L1― ―锚索深入到较稳定岩层的锚固长度，取经验

值1.2～2.0m，本例取1.6m；单根锚索超极限破断力， 260KN；

L2― ―需要悬吊的较稳定岩层厚度， 直接顶采高的1.5倍，L =6m

L 3―― 钢梁及锚索锁具的厚度（一般取0.1m），m；

L4―― 需要外露的张拉长度（一般为0.3m），m。

将上述数值带入式（1），L=8.0m，取8.0m。

3）锚索钢梁规格：采用4000mm长的工字钢制作而成。

4）锚索布置：开门前在开门位置加打一对锚索，以加强顶板支护。锚索垂直于巷道顶板，为了保证施工期间的安全，防止顶板大面积悬空冒落，扩帮施工使用长度为4000mm的工字钢梁，采取“一梁二索”的支护方式（锚索要与小断面的锚索相互错开，不打在同一排上）进行对顶板加强支护，防止易碎围岩发生脱落，从而使联合支护有机地结合成一体，大大提高围岩的自身承受能力。

同时，为了加强对大断面切眼顶板的管理，沿切眼倾斜方向每隔十米在中心安设一个顶板离层仪，纪录数据以便于观察顶板的下沉情况。

5 结束语

随着矿井开采机械化程度的提高， 煤矿巷道的设计宽度越来越宽， 巷道断面越来越大， 尤其是大断面切眼， 既要安装综采支架， 又要安装输送机、采煤机等大型设备， 综采支架、采煤机等设备正向大型化发展， 这就决定了巷道宽度，一般的巷道已不能满足生产需要。为此，采取锚网索钢梁联合支护，能够有效的控制顶板的稳定性，保证安全生产，综采工作面的快速安装和为采准巷道的维护创造了良好的条件。

参考文献

[1] 吴义泉，王峰，大采高切眼全宽锚网索支护实践[J].煤炭工程，2009.

[2] 邢福康，刘玉堂，煤矿支护手册[M].北京，煤炭工业出版社，1999.