综采面开切眼支护探析

综采面开切眼支护探析
摘要：综采工作面切眼多具有断面面积大、跨度大等特点，支护难度较大。

本文以工程实践为背景，介绍了综采面锚网索联合支护的经验。

具有一定的推广价值。

关键词：综采；开切眼；支护技术；锚网索
0 前言
切眼是工作面用来安装液压支架、采煤机、刮板输送机等设备的巷道，是工作面最先开始的地方，切眼支护状况好坏将直接影响工作面能否安全回采。

综采工作面切眼为满足大型设备的安装需求，多具有断面面积大、跨度大等特点，加之巷道两帮为煤壁，支护难度加大，若支护措施不当极易造成顶板弯曲下沉、冒漏顶、煤壁偏帮等问题，以上成为限制工作面正常回采的关键因素。

下面就以工程实例为背景来探讨开切眼的支护技术。

1 工作面与切眼概况
1.1 工作面概况
某矿的一个综采工作面地面标高+128～+165 m，切眼标高- 210～- 270 m。

工作面东西两侧均为采空区，北为未采掘新区，南为采区下山保护煤柱，工作面走向长1700 m，倾斜长165 m，煤层厚0.8～3.7 m，平均2.6 m，煤层结构较简单，倾角18°～27°，平均22°。

2# 煤层发育稳定，块状，内生裂隙发育，整体为单斜构造。

该切眼施工过程中遇到两条1 m 断层，断层处煤岩倾角大，煤层顶板较破碎。

在充分研究与分析了该矿岩层条件及锚杆技术应用经验的基础上，决定在该工作面大跨度综采切眼试验推广锚网索支护。

1.2 开切眼概况
根据ZZ4000 / 18 / 39 型掩护式液压支架的高度：1800 / 3900 mm，最大长度6505 mm，为满足综采设备安装和工作面回采切眼准备的要求，同时考虑到通风、行人等安全需要，开切眼设计为矩形断面，沿煤顶施工，尺寸：宽×高= 7.0 m×2.6 m。

该开切眼跨度大，埋深580 m，采深大，属于高应力区；经打钻取芯探测：直接顶厚度，切眼上口为2.2 m，切眼下口为8.8 m，巷道顶板完整性差；煤层硬度大，裂隙极发育，煤层稳定性差，施工坡度+ 21°，采用钻爆法，输送机跟头运输施工。

故该切眼属于大跨度、高地应力不稳定煤层，围岩稳定性控制问题，关键技术难度是大跨度切眼顶板的安全控制。

2 支护设计
2.1 大跨度切眼围岩支护机理和稳定性分析
该切眼宽7.0 m、高2.6 m，属于跨度较大的巷道，现有的单一锚杆支护形式，难以保证巷道顶板不产生离层，因此，需要进一步加强支护，确保巷道围岩发生较大变形，特别是顶板离层时，支护系统要安全可靠。

目前，大多采用锚索支护技术，根据实验表明，当锚索作用范围小于5 m时，对中间部分岩体的作用已非常小，难以从根本上控制离层，因此，采用锚杆、梯子梁、锚索组合支护时，应尽量使锚索长度大于5 m，以加强对巷道的组合加固作用，在煤层大跨度上覆岩层形成较大的构造应力或松散压力，采用一般锚杆支护或被动支护时难以承受荷载作用而易失稳破坏，采用预应力锚索技术，利用其长度优势可穿过围岩松动圈或破碎带达到深部稳定围岩中，加上施以较大的预应力形成明显的主动支护，使围岩变形得到有效控制；长锚索与短锚杆相结合支护方式，实质上是把短锚杆范围内的围岩自承拱通过长锚索将其固定在较大的压缩圈内，并将力传递到围岩深部的稳定岩体内，因此，能最大限度发挥围岩自承作用，改善围岩的受力状态。

2.2 施工方案
采用钻眼爆破一次施工7.0 m×2.6 m。

为保证煤体的完整，迎头爆破采用“打浅眼、放小炮”，在两帮预留200 mm的煤体，刷帮采用镐刨，防止造成支护结构的整体破坏失稳。

迎头锚杆跟头，点柱和锚索距迎头不超过2 m。

2.3 支护方案
（1）采用高性能预应力锚杆、钢筋梯子梁、塑料网作为基本支护，预应力锚索加强支护控制顶板；预应力锚杆、塑料网、大木托板控制帮部围岩。

（2）采用高预应力锚杆加固切眼两帮与顶板，使巷道表面围岩形成整体，控制巷道基本变形。

顶板锚杆必须适当加长，帮部锚杆可适当减短。

（3）采用单体液压支柱配一面平木头做为锚网索支护的有效补充，充分发挥单体液压支柱及时支护、初撑力较高的特点，可有效控制顶板离层和底臌。

2.4 有关参数设计
切眼断面锚杆、锚索布置方式见图1，具体支护参数如下：
图1 锚杆、锚索布置
（1）顶板采用11 根等强预应力锚杆加3.6 m长φ18 的钢筋梯子梁和塑钢网联合支护。

锚杆规格M22L2200 mm，加长锚固，每根锚杆采用2 支Z2360 型药卷，锚杆间排距700 mm×700 mm，锚固力不小于100 kN，螺母拧紧力矩≥150N·m。

（2）煤帮采用5 根M16L1800 mm钢可拆卸锚杆，空帮采用5 根M20L2000 mm金属螺纹钢锚杆，两帮配300 mm×200 mm×50 mm木托板，塑料网联合支护，锚杆间排距700 mm×700 mm，锚杆锚固力不小于90 kN，螺母拧紧力矩≥150N·m，每根锚杆采用2 支Z2360 型树脂药卷锚固。

（3）顶板每排采用4 根锚索（φ 21.6 mm，L= 8000～10000 mm）每根锚索采用1 支K2360 和2 支Z2360 树脂药卷锚固，锚入深度大于6000mm，间排距1.4 m，锚索预紧力不小于150 kN，锚固力不小于260 kN。

（4）中间加3 排点柱，巷中1 排，巷中两侧各1.2 m一排。

支架安设过程中，单体液压支柱顺序撤除，即撤出点柱后立即安装支架。

3 支护效果观测
该综采切眼断面大，服务时间短，综采支架安装后，正常的矿压观测活动结束。

自切眼掘进到支架安装前，主要进行以下矿压观测：巷道表面位移观测，锚杆拉拔力、初锚力检测、锚索拉拔力、初锚力检测、顶板离层监测、单体液压支柱的矿压观测等。

（1）顶板变形量：经一段时间观测，顶板深度最大变形量为18 mm，浅部变形量12 mm，基本上是巷道掘出3 d 内顶板变形较大，以后变形量趋于减少。

（2）两帮移近量：巷道两帮移近从巷道掘出即发生，巷道掘出1～6 d 两帮移近和变形速度最大；最大变形量为50 mm。

（3）顶底板移近量：通过数据分析在切眼中部顶底板移近量较大，主要表现为底板臌起，顶板下沉，顶底板移近量最大，中部为90 mm，上部为50 mm，下部为70 mm。

（4）支护效果：从施工到安装顶板未出现离层冒顶现象，两帮未出现片帮及较大的位移，达到了理想的支护效果。

4 结论
（1）“锚带网索”联合支护可以提供高强支护阻力，能有效限制围岩塑性破坏区的发展，实现巷道围岩的有效控制。

（2）该支护方案成功解决了实验工作面切眼支护难题，并为类似工作面切眼支护提供有力的技术支持。

参考文献：
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[ 3 ] 钱鸣高, 石平五. 矿山压力与岩层控制[ M ]，江苏:中国矿业大学出版社，2003.。