锚网梁喷支护技术在破碎顶板中的应用

锚网梁喷支护技术在破碎顶板中的应用

冀慎利

（山东盛泉矿业有限公司，山东新泰271207）

摘要盛泉公司十五层煤直接顶板为泥灰岩，含粉砂质及泥量较高及大量的生物化石，顶板破碎，设计中要求放顶不起底，为避免施工中顶板冒落，采取锚网梁喷支护技术，锚杆角度和布置方式严格按照设计要求布设，提高了围岩的整体性和稳定性，取得了较好的效果。

关键词锚网梁喷破碎顶板支护

中图分类号TD353+．9文献标识码B

1盛泉公司煤层赋存状况概述

（1）十五层煤，上距十三层煤平均14m，下距十六

层1.55m，玻璃光泽，以镜煤、亮煤、暗煤为主，为半光

亮型煤，煤层沉积稳定，厚度变化不大，厚1.38

1.84m，平均厚1.5m，煤层结构较复杂，中部夹一层稳

定的粉砂岩夹矸，厚0.23m左右。

十五层煤岩层产状：走向变化较大，在103 136ʎ

之间，平均124ʎ；倾向平均214ʎ；倾角14 26ʎ，平均

19ʎ，煤岩层倾角变化较大。

十五层煤直接顶板为泥灰岩，厚0.26m，含粉砂质

及泥量较高及大量的生物化石，硬度较大。老顶为粉

砂岩，厚9m，致密，性脆，贝壳状断口，下部呈泥岩状，

含菱铁矿结核，底部含较多的黄铁矿。

十五层煤底板为泥质岩，厚1.55m，致密、含炭质

及黄铁矿，硬度较小，其下为十六层煤。

（2）十六层煤：位于太原组底部，煤厚1.2m，煤质

较差，以亮煤、暗煤为主，硬度较大，含黄铁矿，煤层结

构复杂，在煤层中下部夹有一层粉砂岩夹矸，厚度0.08

0.23m，个别钻孔见有两层。

十六层煤底板粘土岩，含根部植物化石，上部与上

层岩石渐变，呈粗粉砂岩状，向下渐变为粘土岩，致密

破碎，夹菱铁矿结核及棕色条带。

2巷道布置及支护说明

61504运输巷顺十五层煤底板掘进，巷道采用直

墙半圆拱断面，锚网梁喷支护，放顶不起底，墙高

1.2m，净宽3.0m，S

荒=7.86m2，S

净

=6.53m2。锚杆间

排距800ˑ1000mm。

（1）临时支护：采用初喷加前探梁做临时支护，前探梁使用两根长度3.5m的“π”型钢，用四个专用吊梁器固定在迎头前两排锚杆上，放炮后用长柄工具摘除危岩悬矸立即进行初喷，初喷厚度30mm，初凝20min 后及时前移前探梁至迎头，用专用方木及木底梁接实顶板，专用方木规格1200ˑ120ˑ100mm，前探梁到迎

*收稿日期：2011－06－09

作者简介：冀慎利，男，40岁，毕业于山东科技大学采矿专业，现为山东盛泉矿业有限公司掘进工区负责人，曾发表论文多篇。头的端面距不大于0.3m，前探梁设有防滑装置并随掘进随前移。固定前探梁的锚杆必须留有40 60mm的丝扣，放炮前最大空顶距不大于1.0m，放炮后最大空顶距不大于2.5m。循环进尺1.5m。顶板破碎时，缩小循环进尺为1.0m，放炮前最大空顶距不大于0.3m，放炮后不大于1.3m，循环进尺1.0m。

（2）永久支护：锚网梁喷支护，采用Φ20ˑ2000mm 的全螺纹钢等强锚杆配梯子梁压钢网喷浆支护，梯子梁顺巷道断面使用，梯子梁规格1800ˑ80mm。每根锚杆使用两支树脂药卷（Ф28ˑ330mm），锚杆间排距800ˑ1000mm，铁托盘规格Ф130ˑ8mm。环形挂7500ˑ1150mm的金属菱形网，菱形网采用10#铁丝编制，网格50ˑ50mm。联网时网与网必须扣扣扭接。喷浆厚度70mm，初喷跟迎头，初喷厚度30mm，复喷厚度40mm，距迎头不大于30m。巷道两帮底角锚杆布置到巷道底板，向下倾斜与水平夹角为30ʎ，配偏心托盘，锚杆锚固力在岩层中≥70kN，预紧力≥400N·m。

3支护设计和施工工艺

3．1支护设计

按悬吊理论计算锚杆参数：巷道埋深：455 544m，按550m计算；

设计巷道荒宽度3．8m，荒高度2．8m；

全岩掘进时采用直墙半圆拱断面，全螺纹钢等强锚杆支护。

（1）锚杆长度计算：

L=KH+L

1

+L

2

式中：L－锚杆长度，m；

H－冒落拱高度，m；

K－安全系数，一般取K=2；

L

1

—锚杆锚入稳定岩层的深度，一般按取0．7m；

L

2

－锚杆在巷道中的外露长度，一般取0．1m；

其中：H=

B

2f

=3．8ː2ː4=0．47（m）

式中：B－巷道开掘宽度，取3．8m；

f－岩石坚固性系数，粉砂岩取4。

则L=2ˑ0．47+0．7+0．1=1．6（m），取1．7m。

（2）锚杆间距、排距计算通常间排距相等：

a=

Q

槡KHR

式中：a－锚杆间排距，m；

Q－锚杆设计锚固力，70kN/根；

R－被悬吊砂岩的重力密度，取25．48kN/m3。

a=

70

2ˑ0．47ˑ25．

槡48=1．7（m）

根据计算及经验，61504运输支护采用Ф20ˑ2000mm的全螺纹钢等强锚杆是合适的。

3．2施工工艺

（1）锚杆及锚固剂：锚杆采用20MnSi钢制成的等强度螺纹钢锚杆，直径为20mm，长度为2000mm，每根锚杆均用2块树脂锚固剂固定，锚固长度不少于700mm，锚杆外露30 50mm，托盘为圆形，Ф130ˑ8mm，用8mm。树脂锚固剂直径为28mm，长度为330mm，锚杆均使用配套标准螺母紧固，锚固剂型号为MSZ2833，每根锚杆岩层锚固力不小于70kN，煤层中锚固力不小于50kN。

（2）钢网采用10#铁丝制作的菱形网，网格50ˑ50mm，使用专用铁丝扭接，梯子梁规格：长ˑ宽=1800ˑ80mm。

（3）喷射混凝土必须使用标号不低于425#水泥，

沙为河沙，配比为水泥：沙：石子=1：2：2；速凝剂型号为J85型、掺入量一般为水泥重量的2 4%，喷拱取上限，喷淋水区时，可酌情加大速凝剂掺入量，速凝剂必须在喷浆机上料口均匀加入。

3．3喷射混凝土

（1）准备工作。

①检查锚杆安装和菱形网铺设是否符合设计要求，发现问题及时处理；②清理喷射现场的矸石杂物，接好风、水管路，输料管路要平直，不得有急弯，接头要严密，不得漏风，严禁将非抗静电的塑料管做输料管使用；③检查喷浆机是否完好，并送电空载试运转，紧固好磨擦板，不得出现漏风现象；④喷射前必须用高压风水冲洗岩面，在巷道拱顶和两帮应安设喷厚标志；⑤喷射人员要佩戴齐全有效的劳保用品。

（2）喷射混凝土的工艺要求。

喷射顺序为：先墙后拱，从墙基开始自下而上进

行，喷枪头与受喷面应尽量保持垂直。喷枪头与受喷

（上接第29页）满足几个月的正常生产，造成采面搬迁频繁，而且需要留设大量的保护煤柱，影响资源回收率。这不仅影响矿井的正常生产，增加无效工时，同时也造成了资源浪费，降低了工作面设备的使用效率，影响机械化程度的提高。在生产过程中，根据矿井地质条件的变化，加大采区走向长度，不仅可以增加采区储量和服务年限，减少工作面搬迁次数，而且还能减少区间煤柱的损失，减少准备巷道的掘进工程量，进而增大采区生产有效工时比率。加大采区的走向长度，还可以增加采区同时开采的工作面个数，能提高采区的生产能力，有利于采区和矿井的集中生产。

2．3改进巷道布置优化生产系统

选择巷道布置方式时，首先要满足安全生产的要求，保证每个采区、回采工作面均至少有2个安全出口，实现工作面全负压通风。其次，巷道布置方式要与采煤方法一致，同回采工艺结合，充分考虑水平巷道、倾斜巷道各自的优缺点，尽量不采用垂直巷道，提出系统简单、布置合理的准备、回采巷道。

3柔掩采煤方法应用实践分析

“八”字型掩护支架采煤法，支架采用12号工字钢制成，配合单体液压支柱，作为调节支护采面的作业空间。采用风煤钻配合爆破落煤，使用搪瓷溜槽运货，下巷用电瓶车运输。支架与工作面成25ʎ夹角（俯伪斜）。采用伪斜上山分段落煤，把工作面每30 40m 分成一段，柔性掩护支架设计高度1．6m，单体液压支柱1．5m一棵。通过一年半的生产，这种采煤工艺在建设煤矿已经取得了很好的效果。通过生产实践，该采煤方法具有如下技术优势：

（1）俯伪斜采煤方法将工作面倾角变缓，工作面较长，从而具有缓斜、倾斜煤层走向长壁采煤方法巷道布置和生产系统简单、掘进率低的一系列的优点。

（2）安全生产有保障。利用掩护支架这个整体钢性框架把工作面空间与采空区隔开，防矸石窜入工作面问题得到解决。顶板管理效果良好，为安全生产奠定了坚实的基础。从初采至今，回采一年半时间内没有出现轻伤以上事故。

（3）提高资源利用率。与仓储式采煤等采煤方法比较，减少了留煤柱造成的资源损失，仓储式采煤回采率只能达到60%，而柔掩采煤方法达到了90%以上。

（4）有利于瓦斯管理。仓储式采煤方法频繁拱眼，经常反复出现独头巷道，极易造成瓦斯积聚，采用柔性掩护支架采煤法，实现了走向长壁式通采，通风系统合理，根本上杜绝了采煤工作面瓦斯事故。

（5）减轻了工人作业强度。比大倾角单体液压支柱工作面减少了单体柱频繁移窜工作量，比仓储式采煤方法频繁拱眼减少了作业强度，每月最低减少240m 掘进进尺。降低了巷道万t掘进率。

（6）消灭了木支护，实现了支护钢体化。大大降低了坑木消耗。单产大幅度提高，现在柔掩面月单产突破5000t，而原来仓储采煤月单产只有3000t。同样回采一个块段，用伪倾斜柔性掩护支架采煤方法比仓储采煤方法一年多回收2万t煤，每月单产提高2000t，而且全区万吨掘进率降低，

降低原煤生产材料费支出，从而降低了原煤吨煤成本，经济效益大幅度提高。