大倾角煤层综采工作面俯采工艺

浅谈大倾角煤层综采工作面俯采工艺
[摘要]通过对锚网喷+锚索联合支护的力学分析，结合松散破碎围岩的破坏特征、松动圈理论，，利用金属网和加强钢筋等辅助支护构件与锚喷支护相结合的联合式锚网喷+锚索支护，代替其它支护形式，改善了井下巷道支护效果。

对联合式锚网喷+锚索支护机理进行了探讨，并将理论结合生产实际，介绍了联合式支护施工工艺，进行对锚网喷+锚索联合支护对松散破碎围岩的试验研究，设计并确定支护工艺参数以探索该矿在软围岩条件下的支护改革。

[关键词]围岩；前探锚杆；锚网喷；锚索：支护。

及时；共同承载；压力拱。

支护层，二次支护。

中图分类号：u452.1+2 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）23-0258-02
前言：
在煤矿巷道掘进中，我们经常碰到过各种煤层、断层、软岩及炸顶等实际问题，给我们巷道掘进工作造成了困难。

我就此问题谈谈自己在工作中积累的一些经验，2012年峻德矿一开拓区在三水平南一区总回风巷，由于我们采用以上施工措施，在通过施工中，克服了顶板岩石松软破碎、地质构造条件复杂、巷道压力大顶板岩石炸顶等困难，取得了成功，降低了材料成本和职工的劳动强度，收到较好效果。

在过去的过煤层巷道掘进中，大都采用传统的架棚支护，由于巷道的缩小，严重影响了矿井的回风，威胁着安全生产。

因此我们寻找一种稳定的支护形式，经过一段时间的摸索采用前探锚杆
+锚网喷+锚索支护的方法，具体经验如下：
1、锚网喷+锚索支护方式的力学分析
理论和实践证明，围岩开凿前先进行前探锚杆支护，将未松动的围岩进行头一次支护，待围岩开凿后就无法冒落，围岩开凿后在未松动前再进行锚网喷二次支护，形成的支护层与围岩紧密接触，使支护层与围岩形成共同承载，再使用锚索将压力拱悬吊到岩层的老顶上，利用围岩的向外扩张、压力相互传递必然受到一定程度的限制，支护层形成压力拱，起到了主动支护作用。

反之，架棚巷道属于被动支护，围岩变形就能自由发展，最终必将导致压力拱失衡。

若任其变形继续发展，支护结构便承受松动压力，按照变形压力理论，支护结构的主要作用是限制围岩位移的发展，改善围岩的应力状态，阻止围岩松弛范围的增大。

前探锚杆+锚网喷+锚索支护；一是能与松散岩层的变形特征相适应；二是铺设金属网后，能及时阻止小块活石片落，避免围岩中的裂隙进一步发展。

同时也能使巷道周边松散岩块的不均匀松散压力成为相对均匀的压力圈，并保持锚杆托板始终处于锁紧状态。

当压力圈转移和传递，形成新的平衡压力圈（围包力）继续承载。

三是及时喷射的砂浆喷层对围岩起了有效的封闭作用，使围岩强度长期保持在一个较高水平。

四是锚杆杆体在围岩内不受弯曲力矩的作用，也不会受非均匀载荷而降低其有效支托能力。

其他外部支护方式在围岩应力的作用下，产生屈服变形和破坏是弯曲力矩造成的，从而使支架失稳。

而锚杆支护相对而言是一种主动的变形形式，它
所形成的作用力基本上是在围岩产生较大变形前产生的，故能避免上述力学破坏，能有效地控制围岩。

五是喷层和围岩紧密结合，锚杆深入围岩内部，由喷层—锚杆—金属网—锚索--围岩组成了一种承载结构，它们共同承载，共同变形，内外结合，刚柔相济。

因此，锚网喷+锚索支护能有效地控制围岩变形（见图1、2）。

2、工程及地质概况
三水平南一区总回风巷位于北一石门1250米处，巷道标高为
-242.6，距地表深度为490m，巷道长度730米，总回风巷设计为直墙三心拱形，施工断面净宽3.4m，净高2.8m。

巷道坡度为+5%。

总回风巷岩石区段施工时采用了锚网喷支护、锚网喷+锚索喷支护。

3、施工机具及支护材料
3.1 施工机具
用yt-29型气腿式凿岩机打锚杆眼和采掘岩石炮眼。

3.2 支护材料
用φ8mm钢筋网片（长2.0m，宽1.0m，网孔为100mm×100mm），网孔节点全部焊接，锚喷网施工时网边搭接部位采用14号铁丝绑扎；锚杆为长1.6m、1.8 m，φ20mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，前探锚杆长度2.5m，托板由10mm厚钢板制作，为“凸”形托板。

锚索φ15.4mm，
长度7.4米，托梁长0.8米工字钢。

采用425号普通硅酸盐水泥、过火矸石（石粉）作为喷浆材料，添加水泥速凝剂。

4.支护参数的确定
4.1 理论依据
锚喷网联合支护的主要理论依据是锚杆的挤压组合拱理论。

锚喷网联合支护可以把围岩松动圈以内的岩体通过挤压而组合成拱，在围岩应力的作用下产生整体塑性变形，释放一部分原始应力，最后形成稳定的挤压组合拱，把被动支护变为主动支护。

4.2 锚杆间排距
按组合拱理论，锚杆的长度和间排距与组合拱厚度之间的关系符合下式，即
b=（ltgα-a）/tgα
式中：b为组合拱厚度，m；
l为锚杆有效长度，m；
α为锚杆在松散岩体中的控制角，（°）；
a为锚杆的间排距，m。

锚杆的控制角一般按75°计算，这样对松散体比较安全，因此，上式可简化为b=l-a；
通过对岩石松动圈测试，确定组合拱厚度不小于1.2m比较安全，则a=l-b=2-1.2=0.8m，取a=0.8m。

5、支护要求及分步施工
5.1 支护要求
5.1.1 临时支护
用锚杆安设吊环+二寸钢管+枕木作临时支护。

5.1.2 永久支护
锚喷网施工控制顶板距离最大不超过1.1m，就进行永久支护。

永久支护采用锚网喷+锚索联合支护，全断面锚网，锚杆托板紧压网片，网片搭接100mm，搭接部分用14号铁丝绑扎连接牢固，喷厚为100mm，网外喷浆70mm厚。

锚索施工控制顶板距离最大不超过3.5m。

5.2 分步施工
顶板岩石出现炸顶段施工
由于巷道顶板压力较大顶板出现炸顶，为防止施工过程中由于应力集中而冒顶，采用底部掏槽放小炮方法以减少掘进中顶板岩石的震动破坏。

打眼掘进深度不超过1.8m，掏槽眼设在工作面下部。

首先对巷道下部进行爆破，之后对两帮打锚杆进行控制，接着对上半部打眼爆破，这样可保持巷顶围岩的完整性。

顶掘出后及时打临时支护锚杆，然后进行锚网喷、锚索永久支护。

掘进一炮支护一炮。

6.施工中应注意的几个问题
6.1 上述施工方法适用于断层、软岩、炸顶采用这种方法施工时，控制冒顶。

6.2 打锚杆眼的钎子头直径不宜过大，必须三径匹配，以保证锚杆的初锚力。

6.3 安装锚杆采用专用机器。

操作要平稳，直顺有力。

不能使用大锤打锚杆，以免把锚杆打弯或药卷搅拌不均匀。

6.4 网与岩壁间隙不应过大。

锚杆间的网与岩壁的间隙不应大于
30mm，喷浆时要把缝隙喷实，锚网必须成拱形，才能达到整体支护效果。

6.5 打设底脚锚杆时必须打入底板以下0.5米深，防止底鼓。

6.6 施工后一个月内要对巷道支护进行喷水养护，每天1次。

施工后的巷道由于地压作用有少许变形且有裂浆、掉小块浆片现象，要及时补喷，一般补喷2～3次后可稳定。

7、施工速度及支护材料成本分析
与料石砌碹巷道相比，施工速度快。

锚网喷支护由于使用了钢筋网，加之左旋无纵筋螺纹锚杆使用较多，其支护材料成本与金属拱型支架支护相比，成本较低。

8、结束语
三水平南一区总回风巷于2012年5月施工，进行锚网喷+锚索联合支护。

锚喷网+锚索联合支护的巷道通过2次小范围的补喷后，支护效果良好。

巷道两墙最大收缩变形量10mm，但整体并未破坏。

在松散破碎的多构造区采用锚网喷+锚索支护，是一次投资费用低、巷道维护费用省、综合经济效益好的支护结构形式。

锚网喷+锚索支护能及时有效地将围岩控制在自稳期内，积极保证围岩强度，并能充分利用和发挥围岩自身的承载能力。

锚网喷+锚索支护是一种简单易行、省工省料的巷道支护方式，锚、网联合使用形成组合锚杆支护，锚索可增加锚杆的承载面积，防止碎矸冒落，扩大了锚杆支护的应用范围，实践证明它使工作面巷道围岩变形得到了有效控制，为工作面的快速推进创造了有利条件，而且大大减少了巷道高
冒的产生量，杜绝了冒顶现象。

锚网喷+锚索联合支护在峻德矿将来的前景会更广阔。