大倾角煤巷锚杆支护技术的改进

 

　　1、工作面概况与地质条件

 

　　1501工作面是兴隆公司的首采工作面，煤层厚度为0.8～1.3m，平均煤厚1.0m，煤层赋存不稳定。该掘进工作面巷道顶为炭质泥岩，厚度1.１m，其上为砂质泥岩，厚度为5.4m。按照设计要求，该巷道按中线跟5煤顶板施工，采用斜矩形断面锚梁网支护方式，左右帮倾角平均26o，是典型的大倾角煤巷。

 

　　2、巷道初始施工设计及存在问题

 

　　2.1巷道初始支护参数

 

　　根据对锚杆支护技术的实践与认识，通过工程类比设计方法，确定了该巷道采用锚梁网支护方式。巷道支护规格（宽×高）为3.4m×2.2m，全断面每排共布置17根锚杆，其中顶板每排布置锚杆8根，间排距为7000mm×700mm；顶板中间锚杆布置在巷道中线上。钢带由直径12mm的圆钢加工而成，根据巷道顶板的倾角，确定钢带长度为4.6m。巷道左帮每排布置6根锚杆，其间排距为750mm×700mm，右帮每排布置锚杆3根，其间排距为750mm×750mm。顶、帮锚杆均选用直径20mm、长2.2m的左旋无纵筋螺纹钢等强锚杆，每根锚杆使用1卷Z2370型树脂锚固剂进行端头锚固，设计锚固力不低于80kN。顶板金属菱形网规格为：5.0m×1m，巷帮使用菱形网规格为2.5m×1.0m，铁托盘规格为100mm×100mm×10mm。

 

　　2.2巷道施工状况及其原因分析

 

　　巷道开挖后，经过现场实践发现，在施工中存在以下几方面的问题：

 

　　①巷道上帮肩窝处的顶帮锚杆难于施工。两帮高差约为2.2m，巷道上帮较高，高达4m左右，因此在施工上帮肩窝锚杆时较困难，当煤层松软时，易片帮伤人，安全上也没有保证；现场施工时都是始终使上帮锚杆滞后迎头两排支护，在放炮后就先施工该肩窝处的锚杆，然后再出东西，影响了巷道的掘进速度；另外，在安装靠近上帮的顶板锚杆时，由于上帮肩窝的空间小，锚杆钻机受到限制而不能将锚杆安装到位，常常造成锚杆的外露超过，甚至锚杆失效。

 

　　②工程质量不好掌握，巷道上帮易出现超宽现象。在安装靠近上帮的顶板锚杆时，施工人员不得不将巷道上帮肩窝刷宽，以便能将锚杆安装到位，从而造成巷道上帮肩窝处出现超宽现象，上帮呈上宽下窄，巷道整体上呈现倒“八”字形，成形不好看，工程质量掌握不好。

 

　　③由于巷道左右侧倾角大，造成靠近上帮的顶板锚杆与顶板夹角太小，安装锚杆时，托板与顶板之间不能紧贴，致使锚杆受力不均，易出现锚杆断裂现象。

 

　　3、巷道支护方式的改进

 

　　通过对施工过程中存在的以上诸多问题的分析，可以看出，这些问题均集中体现在巷道上帮肩窝处，为便于现场施工，提高掘进速度和施工质量，保证生产的安全，对该巷道的支护方式进行如下改进：

 

　　①调整巷道断面形状，减少巷道上帮的高度，增大上帮肩窝的空间。巷道断面形状由倾矩形调整为类似于屋脊形，通过调整巷道的形状，使巷道上帮高度降底，方便对上帮肩窝锚杆的施工，同时，巷道上帮肩窝的空间也随之增加，巷道上帮与顶板的夹角由原来的64o增加到90o左右。从而保证了现场施工的安全，方便了上帮肩窝处顶板锚杆的安装，使锚杆的施工质量能够满足要求。

 

　　②合理选择顶板钢带的长度，巷道断面调整后，顶板钢带长度也要随之调整，钢带长度的选择要合理，避免因钢带过长造成巷道上帮肩窝超宽、巷道呈倒“八”字形现象，或因钢带过短造成顶板两侧锚杆距肩窝的距离超过规定。

 

　　③合理布置顶板锚杆。巷道断面形状的调整，致使顶板中间锚杆要偏离巷道中线靠近巷道的下帮，以避免出现靠近巷道下帮的顶板锚杆距巷帮的距离超过规定。

 

　　④巷道上帮肩窝处顶板锚杆选用异形托板，铁托板使用30o夹角的异形铁托板，托板与顶板之间都是面接触，杜绝了托板不能密贴岩面的现象。

 

 

　　4.1巷道支护调整

 

　　巷道断面改按屋脊形跟顶施工，顶板钢带净长为4.8m，顶板每排布置锚杆8根，间排距改为700mm×700mm，巷道上帮第排仍布置6根锚杆，其间排距为750mm×700mm，巷道中线偏离顶板中间锚杆225mm；其它支护要求不变。

 

　　4.2大倾角煤巷锚杆施工要点

 

　　①严格按中线布置顶板锚杆，避免因顶板中间锚杆布置出现偏差，而造成顶板两侧锚杆至巷帮的距离超过规定。

 

　　②加强爆破管理，严格控制好巷道成形，尽可能减少对顶板和上帮的震动破坏，巷道上帮采用手镐刷成形。施工期间若煤层松软，则严禁动炮，采用手镐掘进。

 

　　③上帮锚杆与顶板锚杆一样，要紧跟迎头避免因长时间的不支护造成巷道折帮。

 

　　④当巷道倾角发生变化时，可通过调整顶板中间锚杆与中线的距离来达到满足锚杆支护技术规范的目的。

 

　　通过对原有支护方式的改进，巷道的施工质量提高，杜绝了顶板托板不能紧贴岩面的现象；巷道上帮高度的降低，既方便了现场的施工；也有利于巷道上帮的控制，避免出现片帮伤人事故的发生。同时，通过改变巷道的断面形状，还有以下优点：

 

　　①更加有利于顶板的管理，通过改变巷道的断面形状，巷道顶板的暴露长度变小，巷道上帮高度变低，巷道顶帮的支护密度增加，有利于施工安全。

 

　　②利于通防管理，兴隆煤矿为煤与瓦斯突出矿井，该巷道也一直执行“四位一体”防突措施，巷道断面改变前，由于上帮较高、其肩窝处空间小，该处风流不畅，极易造成瓦斯积聚。巷道断面改变后，巷道上帮高度减小，肩窝处空间也随之增加，使风量充足，避免了瓦斯的积聚，更利于安全生产。

 

　　③巷道断面的改变，使所用钢带长度及顶板菱形网的数量也随之降低，因此与原巷道断面相比，改变后的支护还可节约支护成本。