大断面锚网支护技术在综采开切眼施工中的应用研究
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摘要：本文浅析综采切眼掘进与锚杆支护方式，就传统掘进支护方式、锚杆支护设计方法作了细致的阐述。通过对综采工作面切眼锚杆支护的实例分析，说明了此锚网支护技术工艺具有的优越性。
关键词：综采开切眼 支护技术方式比较 锚网支护 优越性
0 引言
煤矿综采开切眼，由于面积小，空间狭窄，在掘进和支护施工过程中，都受到了一定的条件限制。在这样的环境下施工，如何保障其掘进速度快、支护效果好，以及避免存在施工安全隐患是关键问题。因此，综采开切眼掘进与支护方式值得研究和探讨。
1 综采切眼掘进与锚杆支护方式
1.1 传统掘进支护方式。进行传统的综采开切眼施工时，多使用梯形断面及木棚支护的方法。使用小断面进行综采支架的安装时，再刷成大断面。一棚梁中部加打一到两根金属的或木支柱对支护进行加固，棚柜为0.6m-1.0m。该支护措施的掘进速度不够，会耗费大量材料，需要很多人员的参与以及支付很多人工费，且劳动强度也不低。刷大断面进行大抬棚的架设，其危险性较高。该切眼支护措施也妨碍安装工作，缩小了作业人员可利用的空间，比较危险。在开切眼内安装“替柱、回柱”和回“大梁、柱腿”等设备的过程中，危险性较大，它还无法对顶板及其四周的煤体进行早期管理，不能有效控制顶板离层及冒顶现象。
1.2 锚杆支护设计方法。锚杆支护可针对围岩复杂多样的特性，设计前进行井下监测及信息反馈、现场勘察及地质力学评估、日常监测的动态信息设计等措施好进行控制。现场勘察的内容包括锚固性能测试、地应力和围岩的结构及强度等。以现场勘察为前提对围岩进行分类及地质力学评估，能够将准确的参数提供给设计工作。可通过以往的经验及数值计算的方式进行设计，科学的设计方案是按照已测数据及围岩参数而制定的。在施工过程中，可根据详细的围岩位移和锚杆受力监测，以及监测、验证结果，来修正锚杆支护设计。加上施工后的日常监测，可确保巷道的支护安全。
2 综采工作面切眼锚杆支护实例
2.1 工作面状况。在朔里矿的北翼、西翼煤层赋存中，不少煤层都从上而下的逐渐变薄。煤层厚度变化不稳定，且含砂岩夹石，常在0.1m―0.6m之间。底板和煤层顶采用褐色泥岩，直接顶采用白色砂岩，约0.8m厚，坚硬且没有伪顶。多个工作面主体构造均为向斜轴单斜构造，构造极为简单。基本上都是在这样的条件下开切矩形切眼，且打眼放炮和掘进均通过人工方式一次完成成巷施工。
2.2 巷道支护方式。进行开切眼巷道的支护施工时，往往通过树脂端锚锚固锚杆组合支护，同时采用锚索补强及单体液压支柱对支护进行加固。顶板、巷帮支护、补强支护的施工，主要采取如下措施进行：
2.2.1 顶板支护。此方法往往常用于永久性支护的施工中。使用的是Φ16mm×1600mm的钢筋锚杆及Φ22mm×2400mm的螺纹端锚锚杆。还采用600mm的间排距，同时设置为矩形；15.24mm×6400mm的锚索，配以长为4m的钢带托梁和树脂锚固剂，使排内钢带托梁和每两根锚索构成一个支护整体。其横向布设钢带，且将支护对称设置于巷道中心线两侧。且锚索之间及钢带托梁之间均留出2.4m的距离。顶锚杆为每排8根，间隔使用钢筋锚杆及螺纹锚杆。锚索滞后工作面之间保持小于2.4m的间距。
2.2.2 巷帮支护。开切眼的正帮则通过贴帮戴帽点柱的方式进行支护；采用DZ-35型单体液压支柱，木托板的柱帽，1.0m的戴帽点柱间距，同时采用大板背帮。通过锚杆一网一木托板的方式对反帮进行支护，使用Φ16mm×1600mm的帮锚杆、800mm的排距及900mm的间距，并将其设置为矩形。
2.2.3 补强支护。加固支护时一般使用π型钢棚，其为3.6m的梁长。DZ-35型单体液压支柱作为棚腿，保持1.6m的棚距。垂直于巷道中心线，并在其两端对称设置π型钢棚，巷道中心线和钢棚下单体支柱保持1.5m的间距。π型钢棚的架设工作往往保持10m以下的滞后工作面。
支护的总体效果。按照以上步骤及围岩状况使用锚杆支护，然后是补强支护，顶板不会出现太大的变形，且开采的是单一煤层，也为出现明显的切眼内矿山压力，围岩没有较大变形，且一直保持着3mm以下的顶板变形量。采用顶板支护后，其状态已基本稳定，又因为锚网对两帮进行支护，同时配以大板背帮及支柱，片帮现象不会出现，该支护措施在顶板控制上比传统的支护措施具备较好的优越性。通过多处的支护证明，其施工效果较好，一次性取得了成功。
3 锚杆支护的优越性体现
3.1 技术性。①采用锚杆支护的综采开切眼，准备工作及设备安装工艺变得简单了，同时使安装时间减少了，采区接续紧张的状况得以缓解，有助于生产。②若条件相同，锚杆支护断面往往小于木棚支护所需断面，也减小了综采开切眼的运输及安装、通风和掘进断面的设计参数，使其更为科学合理。减小了开切眼的高度及跨度，投入的资金及工作量也相应减少，大大提高了安全系数。
3.2 安全性。①因为增加了综采切眼可利用的空间，安装综采支架的工作受架棚式支护的制约作用也随之减小，同时也大大提高了安装作业的安全系数。②在工艺流程上，锚杆的安装比木棚的架设的灵活性强，从而使笨重大抬棚的架设工作更加安全。③锚杆支护下的整个空间的安全系数大于被动支护下的空间。锚杆支护能够充分利用顶板的自承能力，及时控制围岩状况及顶板离层，避免出现冒顶现象。④因为在开切眼内安装支架设备时省去了“回柱、替柱”及回“大梁、柱腿”开大帮等步骤，故降低了安全事故的发生，在很大程度上提高了安装进度。
3.3 经济性。按照朔里矿某综采工作面（长度为75m）一个开切眼计算。对投入的材料进行分析，锚杆支护与架棚支护相比能够节省850元/m的材料费，从而减少了63750元的总的材料费。对工作费进行分析，锚杆支护也相较于架棚支护，在单位长度上减少了350元/m的投入，总共节省工作费为26250元。两项累计节省9万多元。对掘进进度进行分析，锚杆支护的进度相较于架棚支护来说节省了6-10天的工期。对安装进度进行分析，如果按照75m来计算开切眼，就应该安装的支架为50架，若使用锚杆支护，则要经过10天的安装；若采用架棚支护，由于要刷大帮，还要在大断面上重新架棚支护，因此要经过25天的安装，还要10天的时间上架子。二者相比，由于改变了开切眼支护的形式，因此使安装综采支架的工期缩短了25天。某综采面，相较于架棚支护，综采开切眼锚杆支护节约的经济收益（节省支护材料及工资费用）达20万元，工期提前，并且提前出煤，显然创造的经济效益非常可观。
根据以上分析可知，技术先进、经济合理、施工进度加快、采面准备时间缩短、设备安装便捷、劳动强度减轻，且巷道施工安全可靠、成本降低、经济效益好等，明显体现出综采开切眼大断面采用锚杆支护替代木抬棚支护的优越性。
4 结束语
从朔里矿多处岩巷和煤巷的小断面锚杆支护实例看，都是成功的施工经验，并取得了显著的效果。但是，在综采开切眼大断面支护形式上，还没有使用锚网支护的先例。因此，还需要进一步的研究和探讨。要根据各自煤层特征和顶底板岩性特征，在综采开切眼大断面锚网支护中选择合理的支护参数，使其支护能在快速施工、安装、保障安全等方面取得更大的成效。这项支护技术工艺有待于进一步的去研究、实践，其支护技术与形式也有着大面积可推广应用的前景。
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