关于矿井快速掘进中锚杆支护技术的探讨

关于矿井快速掘进中锚杆支护技术的探讨

作者：任晓飞

来源：《科技探索》2013年第12期

摘要：在煤巷掘进时如何最大限度地发挥锚杆支护的潜力，提高巷道掘进速度，降低巷道支护成本，改善巷道支护效果，是锚杆支护技术的发展方向。要充分认识锚杆支护的作用机理，改变现有锚杆的支护方式。锚杆支护作为一种有效的采准巷道支护方式，针对以前在井下煤层巷道支护方面存在的问题进行了探讨，文章提出技术上解决方案并进行了实施，有效地保障了矿井生产的安全。

关键词：锚杆支护快速掘进锚索联合支护

在煤矿巷道掘进工作中，快速支护施工工艺已成为提高巷道支护效果、实现快速掘进的关键。然而，锚杆支护作为一种有效的采准巷道支护方式，由于对巷道围岩强度的强化作用，可显著提高围岩的稳定性，因而成为煤矿矿井巷道的一种主要支护形式。

1临涣煤矿煤矿水文地质情况

1.1工程地理位置

临涣煤矿位于安徽省濉溪县和蒙城、涡阳县交界处临涣镇境内，其中心东距宿州市约

55km，东北距淮北市区约65km。西南约10km处有铁运处临涣分处小胡孜铁路编组站，东

55km处有京沪铁路的宿州站；区内公路与干线相连可达涡阳、亳州、蒙城、淮北、宿州、等地，采区地表为第四系及第三系特厚松散层覆盖，平均厚约250米，地面地势较平坦，一般海拔标高28.00 m。在煤矿巷道掘进工作中，快速支护施工工艺已成为提高巷道支护效果、实现快速掘进的关键。

2水文地质条件分析

采区位于矿井中南部，南起6煤层露头及高长营孜断层上盘断煤交线；北至高-7断层下盘和矿井工广保护煤柱线；东以采矿权登记边界作为采区边界；西至DF2断层下盘断煤交线，东西宽600m～1600m，南北长约2400m，面积约2.3Km2。采区地表为第四系及第三系特厚松散层覆盖，平均厚约250米，地面地势较平坦，一般海拔标高28.00 m。根据勘探报告和施工实际情况，所穿围岩依次为砂质泥岩、中粒砂岩和浅灰泥岩。巷道穿插过中粒沙岩后的围岩情况变得比较复杂，曾先后揭露三条断层，造成工作面节理发育，见风风化，片帮掉顶现象严重，给施工带来了一定困难。

2.1地表水

矿区地势较平坦，地面标高为26.38～29.78m，一般28.00m。由西北向东南略微倾斜。本矿井范围内无较大的河流，人工沟渠流量均受大气降水控制，每年7-9月份雨季，河水位较高，流量较大。每年10月至次年3月枯水季节，水位较低，干旱严重时甚至断流。

2.2含、隔水层（组、段）

2.2.1新生界松散层含、隔水层（组）

2.2.2太原组石灰岩岩溶裂隙含水层（段）

本矿井钻孔没有揭露太原组全厚，只有2011-观1孔揭露最大厚度102.89m，多数钻孔仅揭露一～二层灰岩，少数钻孔揭露下部灰岩。据相邻五沟矿资料太原组地层全厚度132.40m，有石灰岩12层，总厚75m，占全组总厚的60%。太原组岩性由石灰岩、泥岩、粉砂岩及薄煤层组成，以石灰岩为主。地下水主要储存和运移在石灰岩岩溶裂隙网络之中，富水性主要取决于岩溶裂隙发育的程度。岩溶裂隙发育具有不均一性，因此富水性也不均等。

3、工程概况

3、1 工程概况

安徽淮北矿业集团临涣煤矿轨道大巷设计全长1300m，巷道坡度为3‰、6。设计巷道支护形式为锚注支护，掘进宽度5.5m，高度4.5m，掘进断面 20.4M2 。锚杆间排距

700×700mm，钢筋网由中6圆钢编焊而成，网孔规格为100×100mm，喷砼厚度150mm。注浆孔间排距为1.5×1.5m，每孔注浆量平均为50kg水泥。

3.2复杂的施工地质情况

根据施工实际揭露情况，所穿围岩依次为砂质泥岩、中粒砂岩和浅灰泥岩。巷道穿插过中粒沙岩后的围岩情况变得比较复杂，曾先后揭露三条断层，造成工作面较发育，见风风化，片帮掉顶现象严重，给施工带来了一定困难。

4、工程施工的主要方法

4、1施工方法及工具。在施工中，采用中深孔光面爆破技术，直眼掏槽，眼深选择在2.2—2.5m。考虑巷道断面大的特点，采用3台风锤同时打眼，采用P一60B耙斗装岩机装矸，电机车为后配套设备的作业线，喷浆机采用ZP-VII型号，一台使用，一台备用，激光指向仪指向。

4、2 选择合理的炮眼间距及深度，实现光面爆破

在最初的施工中，曾出现因钻爆质量差，爆破进尺少，而工作面岩石又遭到严重破坏，给再次打眼施工造成很大的困难，出现了因工作面不平整，岩石多，炮眼无法准确定位、卡钻等现象，需经过多次钻爆调整，才能达到理想效果。

在掘进中超挖、欠挖是影响施工速度的主要因素之一，超挖需多出矸多充填砼，欠挖需用风镐或二次放震动炮开帮，这样都会大大延长循环时间，破坏正规作业循环。因此，对打眼工人实行了定人、定钻、定眼位、定质量，分区划片责任，并要求工程技术人员根据预测围岩性质，及时调整爆破参数，力争做到光面爆破。

5锚杆支护系统的缺点分析

5.1 支护材料的改进。目前使用的锚杆多为公司内部自产自销，缺乏必要的检测和监督，为此一定要严格审核锚杆的加工质量，严禁不合格的锚杆下井。另外还要进一步改进锚杆支护材料，发展新型锚杆，实现锚杆强初撑力、急增阻、高阻力。对于锚杆的附件，应重视W （或H型）钢带梁和减磨增压垫圈的作用，并应进一步提高锚杆托盘的质量，防止托盘损坏造成锚杆失效。

5.2 设计方法及设计参数的优化支护设计以往主要是依据悬吊理论、组合拱理论或挤压加固理论，采用工程类比法和计算公式法。现场监测非常关键，监测取得的数据是作为二次修改设计的依据，修改设计后再应用于实践。只有经过不断地改进支护设计，才能使锚杆支护更为经济、合理。

5.3 增大安装预紧力根据锚杆组合梁作用原理，较大的安装预紧力可在顶板内形成强度较大的组合岩梁，增强顶板岩梁的整体抗弯能力。一般来讲，安装预紧力与安装扭矩呈线性比例关系，增大安装扭矩便可获得较大的安装预紧力。

5.4锚杆联合支护稳定的围岩采用单一的锚杆支护是可行的，但是在受到动压影响，处于软岩层中，围岩容易变形、地层压力大的不稳定围岩，则必须采用不同的锚杆联合支护。对于不稳定或极不稳定巷道，这类巷道的特点是围岩破坏范围和变形量大，除锚杆支护配锚梁网组合支护外，还应采取加长锚杆长度、缩小锚杆间排距、顶板注浆、锚索加固等特殊手段加强支护。

参考文献：

[1]李勇等，煤巷快速掘进中锚杆支护技术的改进与应用，《中国科技纵横》2011年第2期.

[2]郑俊玲张猛，煤巷锚杆支护快速掘进技术浅析《城市理论》2012年第7期.

[3]武晓超，锚杆支护技术在煤巷快速掘进中的应用《中州煤炭》2013年第7期.