大斷面綜采切眼聯合支護技術

摘 　要 : 以神東煤炭分公司石圪臺煤礦大斷面切眼作為實例 , 介紹切眼斷面參數、錨桿、托梁、鋼筋網、錨索聯合支護形式、施工工藝 , 通過礦壓監測數據 , 對切眼聯合支護形式進行詳細分析 , 評價切眼支護效果 , 證明采用聯合支護形式是比較適合神東礦區的大斷面切眼支護。

前言

　　神東煤炭分公司綜采工作面所配套的設備都是從國外引進的大功率、高強度、高可靠性設備 , 同時為了加快綜采工作面搬家倒面速度 , 成立了專業化服務隊伍 , 使用國外引進的無軌膠輪車整體搬運設備 , 因此必須加大切眼的斷面尺寸 , 滿足設備快速安裝。

1 　工程地質概況

　　石圪臺煤礦 71201 工作面位于石圪臺井田東北部的二盤區 , 所采煤層為 1- 2 煤 , 煤層厚度為 0 ～ 6 1 47 m, 容重 1 1 3t Πm3 , 傾角為 1 ～ 3 ° ,單斜構造 , 覆存穩定。工作面大體沿煤層傾斜方向布置 , 四周無采動影響。71201 工作面所在煤層為侏羅系中下統延安組第五段含煤巖系 ,埋藏深度 40 ～ 110 m, 上覆基巖厚度從 40 ～ 100 m, 松散層厚度從 4 ～30 m, 主要是風積砂。頂板以泥巖、砂巖為主 , 老頂為中、細砂巖 , 厚度約為 2 1 13 ～ 13 1 34 m; 直接頂為泥巖、粉砂巖 , 厚度 3 1 6 ～ 11 1 3 m, 波狀層理 ; 工作面范圍內無偽頂。直接底主要以泥巖、粉砂巖為主 , 厚度為 1 ～ 3 m, 遇水易軟化 ; 老底為中、細砂巖 , 厚度為 8 ～ 20 m 。工作面涌水主要為基巖裂隙水和煤層中含的水 , 正常涌水量為80 m 3 Π h 。

2 　切眼設計參數與施工工藝

　　根據神東煤炭分公司在神東礦區多年的開采經驗 , 將此盤區工作面長度定為 300 m, 采用引進的大采高綜采設備一次采全高。切眼采用連續采煤機掘進一次成巷 , 連續采煤機沿底掘進 , 并配套運煤車、鏟車、轉載破碎機、膠帶輸送機。切眼斷面形狀定為矩形 , 切眼斷面參數根據綜采工作面設備配套參數和設備安裝時所要求的斷面參數確定。

　　根據綜采工作面設備配套尺寸 , 切眼寬度大于液壓支架長度和端面距之 ,7 1 805 + 0 1 55 = 8 1 355 m, 切眼高度大于采煤機最小高度2 1 7 m 。設備安裝時采用無軌膠輪車整體運輸、對位安裝。因此 , 切眼寬度定為 8 1 5 m, 切眼高度應大于液壓支架 , 最小高度 0 1 5 m, 即大于 3 1 05 m; 同時考慮到工作面的采高在 5 1 0 m 左右 , 因此將切眼凈高度定為 3 1 5 m, 掘進高度為 3 1 7 m 。71201 工作面切眼參數為 : 長 300 m, 掘進斷面 31 1 45 m 2 , 即寬 8 1 5m 、高 3 1 7 m; 凈斷面 29 1 75 m 2 , 即寬 8 1 5 m 、高 3 1 5 m 。

3 　切眼支護設計與施工工藝

　　為了充分利用有效斷面 , 同時考慮到頂板巖層和煤層覆存穩定 ,煤層裂隙不發育 , 因此切眼設計頂板采用錨網梁索聯合支護形式 , 兩幫不需支護 , 底板鋪 200 mm 厚 C20 混凝土。巷道掘進完成后 , 再在巷道中間距正幫 3 m 處支一排木點柱作為補強支護 , 木點柱之間間距為 2 m 。隨著液壓支架安裝的前移 , 逐漸回收木點柱。切眼支護形式如圖 1:錨桿采用 < 16 × 1 800 mm A3 圓鋼桿體 , 麻花錨固端長度為 350mm, 扭矩大于 100 NM, 錨固力大于 49 kN , 間排距 1 000 mm, 矩形布置 , 托盤為 120 mm × 120 mm × 10 mm A3 鋼板 , 樹脂藥卷規格為 K23 ×350 mm 。金屬網采用 10 # 鉛絲網片 , 網格為 45 mm × 45 mm 。托梁采用 < 12 mm 鋼筋焊接成梯子形 , 長 7400 mm 、寬 100 mm 。

5 　結論

(1) 大斷面切眼支護充分利用了錨網梁索聯合支護形式 , 高強度錨桿以加固為主 , 使其錨固范圍內的頂煤形成“錨固平衡拱” , 錨索以懸吊作用為主 , 把潛在冒落范圍內的頂煤懸吊在上部比較穩定的頂板巖層上 , 加大“錨固平衡拱”厚度 , 阻止頂板巖層下沉及冒落。(2) 錨桿支護施工方便 , 勞動強度低 , 工效高 , 巷道掘進速度快。

(3) 錨網梁索支護材料成本低 , 加工方便 , 重量輕 , 體積小 , 運輸方便。總之 , 大斷面切眼錨網梁索聯合支護形式在神東礦區取得了很好效果 , 有效地控制了頂板巖層移動 , 保證了圍巖穩定 , 滿足了礦井安全生產的要求 , 同時經濟效益和社會效益顯著。