锚网索耦合支护与超前打密集管护顶下山过煤施工应用李敏

“锚网索耦合支护与超前

打密集管护顶下山过煤施工”应用

李敏

（龙煤公司鹤岗分公司富力矿，黑龙江鹤岗154103）

摘要该文以富车煤矿施工的折返皮带井筒及以工程为例阐述了锚网、索、超前打管护顶联合支护施工下山穿煤施工工艺的可行性和实践应用，以及所取得的经济效益。

关键词锚网索耦合支护超前打密集管护顶

中图分类号TD353文献标识码B

1工程概况

富力煤矿一开拓区施工的–450 －530m折返皮带井筒延伸工程，工程量为280m，井筒规格：毛宽4．6m、毛高3．8m。在施工至210m时，要穿过（27）层煤，该煤层比较松软易抽漏，煤厚4．5m，局部含煤矸，煤层顶底板为砂页岩、砂岩不稳定，煤层倾角28ʎ 30ʎ，井筒坡度－16ʎ30'，井筒从穿（27）层底板沿施工方向穿越至煤层顶板需45m，而且又是大断面下山施工，有较大涌水，很难全断面一次施工。经调研通过对“架棚支护、发碹支护以及“锚网索联合支护”三种支护方式的综合分析和对比，最后确定采用“锚网索联合支护方式、超前打密集管护顶”。现皮带井筒已竣工投入使用，过煤段支护效果良好。

2支护方式的选择

2．1架棚支护+喷碹支护

从支护要求上分析，架棚支护可以满足支护要求，但需要一次掘进全断面，放炮后极易抽顶，施工危险性非常大，而且不易刹顶，顶板极易积聚瓦斯，风筒不利于管理，设好棚后还要喷碹进一步补强支护来有效地阻隔刹杆及煤体与空气的接触，防止坑木腐烂及煤体自然发火。巷道开挖量大、成本高，劳动强度大，有底水，施工难度大。由于属于被动支护，故不宜采取架棚支护+喷碹支护。

2．2砌碹支护

从支护原理上分析，砌碹支护是利用钢筋、混凝土人为地制造出一个承压拱，承载周边上部煤岩体的压力和自重，也属于一种被动支护，与架棚支护相比整体承载强、支护强度高，但存在初期掘进时支护问题，施工工艺问题以及如何控制顶板问题、因此支护成本高，

*收稿日期：2011－07－28

作者简介：李敏（1969－），男，工程师，现于黑龙江龙煤公司鹤岗分公司富力煤矿一开拓区从事技术管理工作。施工工序复杂、施工进度慢、劳动强度大，故不宜采取。2．3“锚网、索喷支护+超前加打密集铁管护顶“支护从支护理论上讲，锚网、索、喷碹支护，就是利用巷道周边的自然拱，沿巷道周边加打锚杆，挂好网、辅助喷碹形成一个承载拱体，主动支撑来自周边围岩压力，加打锚索向深部进一步扩大承载拱厚度，使锚网、索支护与周边围岩达到整体耦合，但由于顶部煤质松软易抽漏，在开挖后，不一定能有充分的支护时间和理想的周边轮廓。为解决施工中这些困难和危险性，经过反复研究论证，决定在开挖前，在工作面沿巷道周边超前加打3m长密集铁管护住顶煤后，再进行开挖，既能防止抽漏和积聚瓦斯，又能获得理想的支护效果。该支护方式优于架棚、发碹支护，且掘进速度快，劳动强度低，支护成本低，支护效果好，开挖量小，减少抽漏和积聚瓦斯，能有效地解决底水给施工带来的难度，为此，经过对比分析，采用“锚网索”+超前加打密集铁管护顶支护是最佳支护方式。

3支护参数的确定

3．1锚杆长度确定

根据（27）层煤质松软、夹矸层厚度、硬煤厚度，打破以往经验法确定锚杆长度，以锚杆锚固到夹矸层入硬煤处确定锚杆长度，长度取值为（2．4 1．6m）不等：（1）锚杆长度（以煤巷考虑）：

L=N（1．5+W/10）=1．2（1．5+4．4/10）=2．3m

式中：N－围岩影响系数取1．2m；

L－锚杆总长度；

W－巷道宽度。

（2）锚杆间排距：

M≤0．9/N=0．9/1．2=0．75m，取0．7m。

（3）锚杆直径：

d=L/110=2．3/110≈0．020=20mm。

3．2锚索长度确定

在锚杆支护失效的情况下，其潜在的冒落高度为巷道宽度的1．5倍，为保证巷道的稳定性，锚索应保证

涡北矿大采高综放开采及其液压支架选型

葛明春

（淮北矿业集团涡北煤矿，安徽亳州233600）

摘要该文介绍涡北矿煤层赋存条件及开采工艺和液压支架选型，针对矿井煤层厚度变化大的特点，提出大采高放顶煤两用支架的选型方案，分析大采高放顶煤液压支架的适应性。

关键词综采放顶煤开采大采高液压支架

中图分类号TD823．97文献标识码B

1涡北矿煤层赋存条件

涡北矿8102工作面是整个涡阳矿区的首采工作

面，工作面标高－514．547 －587．00m，北邻F25断

层，南距采区边界约500m。煤层平均倾角17ʎ，工作面

8 2煤厚1．4 3．0m，普氏系数f=0．3 0．5；8

1

煤厚2．0

5．0m，8

2与8

1

煤之间有一层厚0．8 2．0m的夹矸，

平均厚1．54m，岩性为泥岩。工作面基本顶厚度15 23m，平均18．5m，岩性为硅、铁质胶结的砂岩；直接顶厚度0．2 0．92m，平均厚0．6m，岩性为泥岩，易冒落；直接底厚度2．6 10．22m，平均厚5．90m，岩性为泥岩；基本底厚度0 10．82m，平均厚4．0m，岩性为砂岩。工作面内3条正断层对回采有较大影响，分别是

*收稿日期：2011－07－14

作者简介：葛明春（1976－）男，安徽淮北人，本科学历，现在淮北矿业集团涡北煤矿生产技术部从事技术管理工作。1IF，断层，落差2m；1IFI断层，落差3．5m；11FS断层，落差8．0m。

2回采工艺选择

根据8102工作面煤层赋存情况，8

2

煤、8

1

煤煤层开采难点在于：煤层厚度变化大，构造多，对综合机械化采煤设备性能要求高；煤层极其松软，回采巷道与采

煤工作面不容易支护，给巷道支护带来困难；8

2

煤、8

1煤煤层之间有一层夹矸，且厚度不均匀，夹矸抗压强度低，塑性大，不易破碎；直接顶厚度很小，基本顶坚硬、厚度大，工作面来压强烈。根据涡北矿煤层赋存情况，工作面回采工艺可采用分层综采或者综采放顶煤开采两种回采工艺，对两种回采工艺作如下比较分析。2．1分层综采

采用分层开采时，以8

2

煤、8

1

煤的夹矸分层，回采

8

1

煤时，工作面运输巷和回风巷沿8

1

煤顶部掘进；

锚固到稳定的岩层内，所以锚索的有效长度值为6．6 m，则锚索长度La为：

La=La

1+La

2

+La

3

=0．3+6．6+1．2

=8．1m（取8．3m）

式中：La

1

－锚索外露长度，取值0．3m；

La

2

－锚索有效长度；

La

3

－锚索锚固长度，取值1．2m。

锚索排距确定：（每排一根锚索值）

Sa=3〔δa〕

4a2εk

=0．42m

式中：a－巷道宽度，4．4m；

k－安全系数，取1．2；

ε－上覆岩层平均体积质量，取20kN/m3；

〔δa〕－单根锚杆的极限破断力，取260kN。

经过计算，最后确定锚索的间排距为：间距1．0m，排距2．0m。巷道开挖前沿周边超前顺巷道掘进方向间隔0．1m向煤体岩体打Φ33mm铁管（管长为3．0m）人为护顶，循环进度0．8m，开掘后及时锚网加打锚索，网为2．0ˑ1．0m6#钢筋网，搭接长度200mm。锚杆间排距按0．7ˑ0．7m布置，锚索托梁长度1．0m，顺向布置。为使锚索支护和锚杆支护达到相互耦合作用的效果，锚索的预应力值适当小一些，是锚杆预应力值的0．8 1．0m倍为宜。

4支护效果及经济效益分析

－450 －530m皮带井采用“锚网索耦合支护、超前打密集管护顶过煤”支护45m过煤段，已竣工且已投入使用，效果良好，没有明显的压力显现。此支护形式过煤是可行的，改变了以往架棚后再发碹二次投入，且重复修复的支护效果，为以后过软岩或煤提供新方法。

通过对比分析，采用架棚支护的支护材料总费用为9．96万元，而采用锚网索+超前铁管支护的支护材料总费用为4．86万元，仅支护材料费一项就节省5．1万元，支护方便又省力，而且加快了施工进度和安全性。为以后开拓掘进过煤及过破碎岩石带时，提供了新思路，因此通过实践不断完善锚、网、索、喷等支护形式，应用到生产实践中创造出更大的经济效益。