大跨度综放工作面切眼支护技术研究

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　　摘要：为实现中厚煤层放顶煤设备的升级换代，大淑村矿采用了ZF4000/16/28型综放支架，支架外形尺寸：长度6400mm×宽度1500mm×高度1600mm，支架重量16028kg，工作面切眼跨度达到8m，支护难度明显增大。我矿172207工作面大跨度切眼采取了锚网索支护，EBZ―135型煤巷掘进机掘进施工，本文对大跨度切眼支护设计、施工进行了论述。
　　关键词：综放 大跨度 切眼 设计 施工
　　1、工作面概述
　　172207综放工作面地面位于大淑村矿工业广场以西，峰武公路以东，邯峰战备路以南，大淑村矿矸石山以北。井下位于西二采区，南为172206采空区，北侧和西侧为F23断层，东侧为工业广场煤柱，下伏为已采的174205、174206保护层工作面。本煤层属二叠系山西组地层，本区为单斜构造，走向SE100°～120°，倾向NS190°～210°，倾角10°～22°，断裂构造是主要构造。煤层赋存稳定，一般厚5.2m，局部煤层厚度有变化，煤层中含夹矸两层，夹矸为粉砂岩，其中顶夹矸厚0.03m～0.1m，距煤层直接顶板0.3m～0.5m，底夹矸厚0.1m～0.15m，距煤层直接底板1.4m～1.6m。煤层平均倾角14°，煤层厚度2.2m～5.8m，平均煤厚5.2m。直接顶为粉砂岩，厚度3.5m，老顶为细砂岩，厚度3.3m，底板为粉砂岩，厚度8.8m。
　　2、综放支架技术特征
　　工作面采用ZF4000/16/28型综放支架，支架高度最大为2800mm，最小1600mm，支架中心距1500mm，支撑高度1600～2800mm，支架宽度1430～1600mm，支架初撑力3195KN，工作阻力4000KN，支架外形尺寸：长度6400mm×宽度1500mm×高度1600mm，支架重量16028kg，采用整体顶梁加伸缩梁、四柱、四连杆、尾梁结构。采煤机为MG250/600-WD型双滚筒电牵引采煤机。前后输送机均使用SGZ730/400型刮板输送机。
　　3、切眼支护
　　3.1 切眼支护方式的选择
　　根据综放支架的外形尺寸和安装要求，设计切眼规格为：宽度8000mm×高度2600mm，如此大的跨度给切眼支护带来了很大困难。采用木棚支护不仅劳动强度大，而且施工困难，安全风险大。采用锚网索支护，如此大的跨度又很难保证顶板不离层垮落。因此综合考虑以上因素，决定采用液压支柱配合锚网索进行支护。
　　3.2 切眼支护设计
　　切眼分两次掘成，每次掘进宽度4.0m，摸2#煤顶板掘进，采用锚索悬吊支护为主。第一次掘切眼采用锚网索支护，巷道宽4m，高2.7m，锚索为φ17.8mm×7.5m的钢绞线，锚杆长度为φ22mm×2.4m的高强度左旋无纵筋螺纹钢，顶部铺设双层塑料网，使用长度为4.0m的W型钢带，带距800mm，钢带在1、3、5及2、4、6组眼内迈步布置锚索，其余眼内布置锚杆，两边角锚索与顶板铅垂线呈10°夹角，其余锚索锚杆与顶板垂直置，每个锚索孔注2支k2345和3支m2345型树脂药卷，锚杆注1支K2835和3支M2835型树脂药卷，每条锚索的预紧力160KN，锚杆预紧力矩140N.m以上，抗拉拔力80KN。切眼两帮使用塑料网配圆钢锚杆与竹锚杆护帮，锚杆间排距700mm×700mm，里帮上部两排采用φ16mm长度2.6m的圆钢锚杆配400mm×300mm竹护板和120X120mm铁托板护帮；下部两排采用长度1.5m的竹锚杆配400mm×300mm竹护板进行支护。外帮采用长度1.5m的竹锚杆配400mm×300mm竹护板进行支护，上部锚杆距顶板300mm，上仰15°打设，下部锚杆距底板200mm，与水平夹角-20°打设，圆钢锚杆注2支z2345树脂药卷，锚杆的抗拔力≥40KN，竹锚杆使用1支3530型水泥药卷锚固，锚杆的抗拔力≥20KN。
　　第二次扩掘切眼宽度仍为4m，使用长度为4m的W型钢带配锚索、锚杆进行支护，钢带垂直煤壁布置，顶板锚网索布置方式与第一次相同，煤壁上角锚杆使用φ16mm长度2.6m的圆钢锚杆，其余采用竹锚杆锚帮。施工时采用两排DZ2.8单体液压支柱进行加强支护，各布置在切眼中线两侧各500mm处，柱距800mm，支柱初撑力不得小于90KN，支柱必须穿柱鞋，柱头加长150mm×宽100×厚80mm的木盘头并用塑料绳拴好柱头。（切眼支护设计见附图）
　　3.3 切眼施工
　　3.3.1 施工工艺
　　采用EBZ―135型煤巷掘进机破煤装煤，SJ-800可伸缩皮带机，SGW―40T刮板输送机运煤，工艺流程为：照线-机掘割煤-审帮问顶-临时支护-出煤-打顶板锚索及锚杆眼-安装锚索及锚杆-打巷道两帮锚杆眼-安装锚杆。锚杆锚索要求打一根注一根，锚索及锚杆紧跟迎头。
　　3.3.2 施工要求及注意事项
　　溜子道与切眼交叉点中心、切眼中每10米在巷道中央各安装LBY-3型顶板离层仪一个，施工单位每班观测一次，并留有记录。对锚索钻孔要求平直、光洁，如遇塌孔则必须进行处理。对钢铰线的外观检查，不得出现明显裂痕或松丝等缺陷，不得有死弯，如有上述缺陷不得使用。对局部锈蚀严重的不得使用。安装锚索、锚杆前应检查锚索、锚杆孔，核对钻孔深度是否符合要求。锚固锚杆和锚索时，先对孔内浮矸仔细清理，然后按先后顺序把药卷以次放入孔底后，再开始搅拌药卷，在规定时间内，把锚杆和锚索推到孔底。托盘要平面与顶、帮接触，不准点接触或不接触。当锚固剂达到凝胶时间，进行预应力张拉。锚索张拉前，找平孔口，安装垫板和锚具，不接顶处可用板梁垫好，张拉至预紧力值时，方可退下千斤顶，用锚具锁紧锚索。
　　锚杆表面位移测量主要是两帮收敛、顶板下沉及底鼓等，每天进行量测计算数据，了解巷道变形情况，有问题及时采取措施。
　　4、切眼支护效果
　　172207工作面掘进切眼40米，安装顶板离层仪6个，自切眼开始掘进到工作面安装结束20天时间，顶板离层最大值为15mm，两帮收敛不超过300mm，保证了综采设备的顺利安装，为采用大型综放设备的工作面切眼锚网索支护取得了成功的经验。
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