李 浩

[川煤集团达竹煤电集团公司，四川 达竹 63500]

摘  要 介绍在软岩、破碎顶板、不稳定岩层、大跨度切眼施工中锚、网、梯+锚索联合支护的参数选择、施工工艺、主要技术措施及现场监测。实践表明，达到了预期支护的效果，为同类条件下的巷道顶板控制积累了宝贵经验。

关键词 软岩 破碎顶板 大跨度 切眼 锚杆、网、梯+锚索 联合支护

-----------------------------------------------------------------------

1 问题的提出

川煤集团达竹铁山南煤矿年能力为35kt/a。矿井以爆破式采煤为主，工作面切眼宽度一般为2.0m，采用单体液压支柱或金属摩擦支柱支护，其间排距为1000×1000（mm）。近年来，随着采煤工艺的更新，矿井机械化水平的不断提高，该矿决定在矿井西翼4012K26煤层工作面采用综合机械化开采。为满足安装综采支架的需要，工作面切眼宽度设计为6.0～7.0m。由于巷道跨度大、且顶板岩石松软、破碎，放炮后极易垮落，常规的支护方式已不能满足安全生产的需要，该类条件下顶板支护的安全性已成为制约矿井安全生产的瓶颈。为此，决定采用锚、网、梯+锚索方式进行联合支护。

2 地质概况

铁山南煤矿西翼K26煤层位于上三叠系须家河组第六段第四带，为复合煤层，煤层较稳定，顶底板以泥岩或砂质泥岩为主，仅少许顶板为砂质泥岩及铝土质泥岩，个别顶板为细砂岩，顶板岩层松软、破碎，节理、裂隙极其发育，岩石常呈块状垮落，属不稳定顶板。煤层厚度1.5～3.2m，平均2.35m，倾角为26～45°。煤层地质状况如图1所示。

图1 西翼K26煤层柱状图

3 支护参数

由于4012K26切眼位于大倾角煤层，顶板岩石十分松软、破碎，稳定性极差，常常在放炮后便离层呈块状垮落，加之切眼跨度达6.0～7.0m，导致切眼施工及安全管理十分困难，为确保开切眼在施工及上支架期间的安全使用，对巷道顶板岩石受力性质进行了分析，并在支护理论指导下进行设计计算，确定了支护技术参数。

3.1 顶板支护参数

顶板采用锚、网、梯子梁+锚索联合支护。顶板支护形式如图2所示。

图2 西翼K26煤层切眼顶板支护示意图

锚杆为直径18mm、长1800mm的高强度左旋无纵筋螺纹锚杆，间排距为700×700(mm)，用1卷K2350型树脂锚固剂卷锚固。蝶状托盘规格为150×150×8（mm）。用10#冷拔丝制成经纬金属网，规格为2000×1800（mm），网孔50×50（mm），网间压茬长度不小于100mm，每隔200mm用14#铁丝联网，托盘压紧金属网并紧贴岩面。钢筋梯用两根12#钢筋中间加强筋焊接而成，长5400mm，钢筋梯置于金属网下，经走向布置，固定于锚索上。锚杆锚固力要求不小于120kN，锚杆预紧力矩为不小于100N•m。

锚索为直径15.24mm、长分别为5.8m和10.2m的高强度低松施钢绞线，两种长度的锚索呈间隔布置，间排距为3000×2500（mm），用3卷K2350型树脂锚固剂卷锚固。外托盘为长500mm 的18#槽钢。锚索的破断荷载为260kN，锚固力要求不小于240kN，预紧力要求不小于100～120kN。锚索外露长度为150～200mm。

3.2 巷帮支护参数

巷帮采用锚、网支护。锚杆为直径18mm、长1800mm的高强度左旋无纵筋螺纹锚杆，间排距为800×800(mm)，用1卷K2350型树脂锚固剂卷锚固。蝶状托盘规格为150×150×8（mm）。用10#冷拔丝制成经纬金属网，规格为2000×1800（mm），网孔50×50（mm），网间压茬长度不小于100mm，每隔200mm用14#铁丝联网，托盘压紧金属网并紧贴岩面。锚杆锚固力要求不小于120kN，锚杆预紧力矩为不小于100N•m。

4 施工工艺及监测

4.1 施工工具

钻顶板孔采用MQT–130型气动锚杆钻机，配备B19型中空钻杆和直径27mm的双翼钻头。

4.2 施工工艺

钻眼爆破→打临时支柱→钻顶板锚杆孔→安装顶板锚杆→铺金属网→上托盘→出煤→钻顶板锚索孔→锚索安装→挂钢筋梯→上托盘→钻帮锚杆孔→安装帮锚杆→铺设金属网→上托盘。

4.3  主要技术措施

① 4012K26综采工作面切眼设计为矩形断面，宽6.5～7.0m，平均高2.35m，采用分次成巷的作业方式，运用导硐施工法，先小断面掘进，然后扩刷。即先从运输巷向上掘宽2.0m、高1.5m的常规开切眼至回风巷，形成通风系统，然后从上向下逐段扩刷至切眼设计宽度。

② 为方便施工，施工时对于煤厚高于1.5m的部分，采用分层施工，待开切眼形成，切眼顶板支护完毕的条件下沿切眼从上向下起底煤至煤层底板。

③ 由于矿井西翼系瓦斯异常区，为防止扩巷时顶板垮落形成高冒区，造成高冒区内瓦斯积聚，必须采取“短段扩刷，边刷边支”的方式，并加强瓦斯监测。

④ 采用浅孔爆破，循环进度不大于1.2m。布置炮眼时顶眼距顶板的距离不大于300mm，炮眼装药量不小于0.225kg/眼，以尽量减少放炮对顶板岩石的震动破坏。

⑤ 靠巷帮的顶板锚杆应向两侧倾斜一定角度，深入到煤柱体以内，以尽量增大组合梁的长度，从而增强顶板的承载力。

⑥ 根据顶板岩石状况，可在锚杆托盘上加500×200×80（mm）木垫板，变点载荷为面接触，以增大受力面积。

⑦ 锚杆、锚索必须紧跟掘进工面，严禁空顶作业， 遇顶板十分破碎时，要及时调整支护参数，要根据现场实际情况采取加密锚杆或增加锚索数量等手段进行处理。

⑧ 严格锚杆、锚索支护质量，锚固力、预紧力矩必须100%达到设计要求，必须及时处理施工过程中出现的不合格质量点。

4.4现场监测

（1）顶板离层监测

在切眼内按每30m设一LBY-1型顶板离层指示仪，仪器安装深度：深基点顶板以上10m，浅基点顶板以上1.8m。监测结果表明开切眼在使用过程中顶板离层量低于顶板离层临界值，支护达到了预期的效果。

（2）岩体位移监测

在开切眼内布3个观测基点，观测基点的设置采用十字布点法，通过观测发现顶板下沉量最大23mm，最小15mm，平均下沉量19mm。且越到后期，位移量变化越小，表明顶板趋于相对稳定状态，得到了有效控制。 

5 结 语

① 在4012K26开切眼施工中，为防止巷道顶板异常下沉、跨落，利用锚、网、梯+锚索联合支护，将顶板松软、破碎软岩联结成一个整体，形成组合梁，变相减小了巷道跨度，增大了顶板安全性。

② 铁山南矿首次在大倾角、软岩、破碎顶板条件下施工跨度达6.0～7.0m的开切眼，探索采用锚杆、锚索加金属网与钢筋梯联合支护的方式控制顶板，获得了成功，效果明显，达到了预期目的。

③ 采用锚、网、梯+锚索联合支护技术，改变了大跨度切眼的传统支护方式，增大了综采设备的安装空间，为综采设备的安装提供了宽松的工作环境，不仅保障了设备安装的安全，而且为缩短安装时间、提高劳动效率创造了条件。

④ 从以上情况可知，采用锚、网、梯+锚索联合支护技术控制软岩、破碎顶板、大跨度巷道（开切眼）施工是切实可行的，是锚、网、梯+锚索联合支护技术的又一成功范例，对于矿区软岩、破碎顶板、大跨度巷道的支护技术研究具有重大意义，具有较为广泛的推广价值，在类似条件下应优先考虑这一支护手段。

作者简介 李浩 男，1974年10月出生，1995年毕业于徐州煤炭工业学校。现在川煤达竹煤电集团公司生产部工作，采矿工程师，全国注册安全工程师。

（收稿日期：2009-05-25；责任编辑：黄 翔）下载本文