开拓巷道快速穿越煤层的支护技术研究
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作者: 武润虎
【摘 要】介绍了开拓巷道穿煤层施工时采用的光爆锚网喷施工法是一种掘进速度快、安全、工艺简单、支护成本低的施工工艺。具有掘进断
面有效利用率高、工程量小、成本低的优点，克服了传统掘进工程量大，劳动强度大等缺点，是一种快速、稳定的施工方法。
【关键词】 锚网喷 快速 掘进
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-062-01
在煤矿开拓巷道掘进中，我们经常会遇到巷道穿越煤层时的各种问题，给我们施工造成了困难。为此，我就新景公司开拓五队在施工佛洼水泵房管子道穿越煤层开拓巷道时积累的一些经验进行介绍。2010年4月，新景公司开拓五队在芦南佛洼采区施工管子道穿3#煤并且与风井贯通期间，克服地质构造条件复杂，岩石松软破碎、巷道压力大等困难，用“锚网喷”施工方法，仅用10天，就顺利施工（穿越3#煤层厚约2.4m）穿越煤层巷道长度30余米。这种快速穿越煤层巷道施工方法，相比过去的穿越煤层巷道掘进中，采用传统的架棚支护，不仅在安全上有保证，而且施工工艺简单，降低了支护成本和职工的劳动强度。在施工相同净断面的巷道时，锚喷网支护的巷道具有断面有效利用率高、掘进工程量小、成本低的优点。改变了架棚支护掘进工程量大，劳动强度大等弊病。是一种快速、稳定的施工方法。经过一段时间的探索，我们摸索出了一套采用锚网喷支护的快速穿越煤层巷道施工方法，具体介绍如下：
一、工程概况：
佛洼采区管子道属新景公司开延重点工程，要求在较短的时间内完工，工期要求紧，管子道设计为直墙半圆拱形巷道，巷道净宽3.2m，净高2.8m。支护形式为锚喷支护和架棚支护，坡度为25°上山，巷道倾斜布置由下往上一次穿越过3#煤，3#煤层为我矿主要可采煤层之一，如果采用锚网喷支护，煤层巷道前后5.0m，提前采用锚网喷支护，穿层巷道总长度为30.0m；采用锚棚联合支护施工方法，需U形金属拱形棚子60架，投入的金属棚子、锚杆等占用大量的资金，造成开拓成本增加。如果采用锚网喷联合支护技术，合理的组织施工，就能提高生产效率，减少劳动强度，从而降低开拓材料成本。
二、施工工艺
（一）支护材料及支护要求
1、支护材料
锚网喷支护：用φ6mm钢筋网，网孔为100×100mm，网片搭接长度为200mm，采用14#铅丝双股绑牢。锚杆采用φ18×1800左旋螺纹钢锚杆，托板为10㎜厚钢板压制成100×100mm的“凸”型托板；锚索采用φ17.8×6200mm钢绞索制成，托板采用厚18㎜，长宽为250×250mm钢板制作；药卷为msck2360型、msk231200型两种。
采用32.5普通硅酸盐水泥，粒径小于5mm的粗砂，5～10mm碎石，阳泉争时牌速凝剂，速凝剂掺量为水泥重量的3～4%，山西新型混凝土材料厂生产的xpm添加剂，xpm添加剂掺量为水泥重量的5%，可达到速凝、止水及减少回弹量的目的。砼重量配合比为（水泥：xpm）：砂子：石子=（1：5%）：2.65：2.05，水灰比0.4～0.5，砼标号为c20。
锚棚支护：U型金属棚为12#槽钢加工制作，分为1/4拱2个，棚腿2根；水泥背板规格为50×150×500；其它支护材料与锚网喷支护材料相同。
2、临时支护
锚网喷支护：放炮后若顶板完整，即采用锚杆+网片进行临时支护，要坚持敲帮问顶制度，找掉活石浮矸，支护顺序为先顶后帮。若放炮后若顶板破碎，挂网打锚杆困难时，可采用先初喷30～50㎜厚的封闭浆，然后再挂网打锚杆，锚杆间排距800×800mm，呈“三花”型布置，锚杆每圈平均为12.5根。
锚棚支护：采用初喷30～50㎜厚的封闭浆作为临时支护。
4、永久支护
锚网喷支护：循环进尺为2m，在挂网打锚杆的基础上先初喷30～50mm，再复喷至100mm成巷。
锚棚支护：循环进尺为1m，放炮后若顶板完整即开始架棚、打锚杆、铺设水泥背板，充填不燃支护层，先初喷，再复喷成巷；顶板破碎时，在初喷的基础上进行架棚、铺设水泥背板，充填不燃支护层，先初喷，再复喷成巷。
5、临时支护、永久支护与工作面之间的关系
锚网喷支护：锚喷网支护：复喷砼最大距离拱部不超过4m，墙部不超过25m；锚杆支护放炮前距工作面不超过700mm，放炮后距工作面不超过2700mm。
锚棚支护：初喷砼紧跟至工作面迎头。金属棚至工作面最大距离放炮前不超过0.4m，放炮后不超过1.4m。
三、支护工艺及支护成本对比
从施工工艺上可以看出锚网喷支护比锚棚支护施工工艺简单，施工速度快，工人劳动强度低。
四、施工要求
1、施工时为安全起见，可先掘出上半部，采用浅眼放小炮施工，大循环进度不超过2m，周边眼采用密集布置，隔眼装药的爆破法，以保证巷道成型。
2、放炮后，风镐或手镐刷拱帮部，要及时打锚杆挂网护顶，并进行喷浆成巷施工。工作面耙碴完毕后，两帮及时打锚杆及挂网。充分利用锚杆主动性支护岩层的原理，使巷道围岩趋于稳定状态，掘进时要一掘一锚一初喷进行正规循环作业。
3、锚杆使用力矩搬手进行紧固，使之锚杆托板与岩石紧贴，锚杆预紧力扭矩≥150N·m，锚固力不小于70kN；锚索使用锚索张拉机进行张紧，预紧力≥160kN，锚固力≥320kN。
五、支护效果分析
通过采用锚网喷支护管子道30m，与其它u型棚巷道相比，巷道整体变形量较小，断面收缩率有所降低。因此这种支护方式较好的保持了巷道的稳定。由以上结果可以看出，在穿越过煤层的巷道中，采用锚网喷支护比用u型棚支护的效果好。U型棚支架虽有抗压性能好，承载能力大等特点，但由于松软破碎的岩石，穿越过煤层，支护在受压变形的同时，围岩散压力一直处于上升状态，较难稳定，并由于支架的变形不能适应围岩的变形，而且此种支护也不能封闭围岩，防止表面岩石的风化，故很难维持巷道的稳定，而锚网喷支护及各种支护的优点，将松散的围岩能结合成整体，这样就改善了围岩的物理力学性能，从而形成可靠有效的结合拱结构，提高了支护的承载能力和稳定性，降低了底鼓应力的集中度，有效的控制了巷道的变形量。
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