鄭凱陜煤集團神木紅柳林礦業(yè)有限公司

煤礦綜采工作面大斷面切眼支護工藝優(yōu)化研究

鄭凱
陜煤集團神木紅柳林礦業(yè)有限公司

摘要：本文簡單介紹了煤礦綜采工作面切眼支護原理，分析使用大斷面綜采切眼支護工藝的優(yōu)勢和劣勢，并對煤礦綜采工作面切眼支護工藝簡單進行了優(yōu)化研究。

關(guān)鍵詞：煤礦；切眼；大斷面；支護工藝

1、引言

在煤礦綜采工作過程中，切眼是煤礦采煤工作面進行設(shè)備安裝時的場所，切眼圍巖的穩(wěn)定性在煤礦綜采工作面設(shè)備進行安裝和回采時起到非常重要的作用。另外，采取合理的切眼支護方式，可以有效的避免由于支護強度過高而造成的材料浪費，降低了支護和維護的成本，對煤礦經(jīng)濟效益造成一定的影響。在地質(zhì)條件特殊的情況下，采用切眼支護技術(shù)，可以在確保質(zhì)量的前提下提高煤礦成巷的速度，在一定程度上降低了勞動的強度，確保切眼的安全性。

2、大斷面綜采切眼支護原理

在進行大斷面綜采切眼支護時，將錨索探入到穩(wěn)定的深部巖石中，在對巖體進行加固前，先要對其進行施壓，以此來防止巖體出現(xiàn)松動及變形，確保圍巖的穩(wěn)定性。巷道每掘進2到3米，及時用錨桿進行支護，在頂板沒有出現(xiàn)離層時，就要及時的安裝錨桿，并對其進行懸吊加固，確保頂板的穩(wěn)定性和完整性。從應(yīng)力角度出發(fā)分析承載結(jié)構(gòu)，在巷道圍巖比較深的部位，在切向應(yīng)力集中區(qū)域，承載結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和彈性區(qū)將低于其內(nèi)切向應(yīng)力，使切向應(yīng)力逐漸向圍巖的深部進行轉(zhuǎn)移，這樣就形成了外承載結(jié)構(gòu)，比較有利于外承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，限制了塑性區(qū)向外擴展，承擔(dān)了巖層的應(yīng)力，并對內(nèi)承載結(jié)構(gòu)進行了保護，可以對巷道圍巖起到良好的穩(wěn)定作用，確保了煤礦在進行采掘中的巷道圍巖穩(wěn)定性。

3、大斷面綜采切眼支護工藝的優(yōu)缺點

采用大斷面的綜采切眼支護工藝，可以有利于后期切眼進行擴大施工；采用大斷面綜采切眼支護工藝可以節(jié)省一部分的勞動力，降低了工人的勞動強度，節(jié)省材料消耗，節(jié)約了成本，初步估算每米巷道可以節(jié)省2000多元支護的費用，確保頂板的穩(wěn)定性和安全性，提高了巷道斷面的利用率，進一步的改善了煤礦安全生產(chǎn)的環(huán)境。

結(jié)合紅柳煤礦實際作業(yè)環(huán)境，目前大斷面綜采切眼支護工藝存在以下幾點缺點，一是目前切眼支護工藝在進行設(shè)計時，一般采用經(jīng)驗法和工程類比法，造成了在進行支護設(shè)計時，其手段不夠全面和方法不夠科學(xué)合理。二是現(xiàn)在的支護技術(shù)和支護結(jié)構(gòu)在進行設(shè)計時，其錨索和錨桿的支護密度比較高，支護體實際的受力遠遠低于桿體的支護強度，這樣一定程度上就制約了掘進的速度，不能充分體現(xiàn)其經(jīng)濟優(yōu)勢。三是在薄基巖、淺埋深的局部區(qū)域，其工作面的切眼支護設(shè)計還不夠充分，沒有針對性的做出研究和分析。

4、大斷面綜采切眼支護設(shè)計

本文以陜西省陜煤集團旗下的紅柳煤礦為例，結(jié)合該煤礦的地質(zhì)條件，確定最終支護參數(shù)，結(jié)合現(xiàn)場工業(yè)性應(yīng)用試驗，確定大斷面綜采切眼支護工藝。

紅柳煤礦通過現(xiàn)場實時監(jiān)測和理論分析，綜合確定巷道礦壓的顯現(xiàn)規(guī)律，通過現(xiàn)場實測可以直觀的顯現(xiàn)出礦壓顯現(xiàn)的基本特征，可以實時的監(jiān)測支護的質(zhì)量，為巷道進行支護參數(shù)選取提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。

根據(jù)紅柳煤礦淺埋深和薄基巖的地質(zhì)采礦條件，將其煤礦定性為大跨度的大斷面托頂煤巷道；紅柳煤礦的圍巖強度和完整性比較好，結(jié)合其地質(zhì)條件，應(yīng)加強對頂板托頂煤的控制，采場和回采巷道的超前將影響段礦壓，礦壓顯現(xiàn)強烈，應(yīng)重點防御潰水潰沙等地質(zhì)災(zāi)害；紅柳煤礦的斷面跨度較大，是影響圍巖穩(wěn)定性的主要因素。針對這一情況，對托頂煤巷道大斷面的寬度進行力學(xué)解析，提出托頂煤巷道頂板的穩(wěn)定和巷道寬度之間的關(guān)系式，在巷道圍巖處于彈塑性的狀態(tài)時，要以及時支護、柔性和加固圍巖的支護原則。

對紅柳煤礦的切眼圍巖變形信息和支護體的承載性能進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)錨索和錨桿的支護體工作阻力偏低，巷道的整體變形量較小，巷道支護要求的強度過高，還需對錨索和錨桿的支護參數(shù)進一步的優(yōu)化。結(jié)合現(xiàn)場實際情況和現(xiàn)場實際的支護效果，經(jīng)理論計算后，與實際情況存在較大的差別。結(jié)合紅柳煤礦自身存在的斷面高和跨度大的特點，可以通過對比分析鄰近煤礦類似條件的圍巖控制效果和切眼支護參數(shù)，來確定支護參數(shù)，另外在確定支護參數(shù)時，控制巷道兩幫的穩(wěn)定性和頂板安全也是進行支護參數(shù)設(shè)計需要考慮的首要因素。

切眼支護方式優(yōu)化：以往5-2煤綜采工作面切眼掘進寬度9m,掘進高度4.2m,砼地坪200mm;以往切眼頂板采用（螺紋鋼錨桿+W鋼帶+錨索）聯(lián)合支護，靠采面回采幫錨采用Φ16×1600mm玻璃鋼錨桿支護，煤柱幫采用Φ16×1800mm圓鋼錨桿支護，切眼調(diào)車硐室頂板采用螺紋鋼錨桿支護，幫部采用Φ16×1800mm圓鋼錨桿支護。但是，通過以往綜采工作面初采初放、初次來壓驗證，發(fā)現(xiàn)切眼使用W鋼帶后不利于切眼初次垮落，造成初采步距加大、支架壓力增加，不利于安全管理。

紅柳煤礦大斷面切眼采用:切眼頂板支護方式調(diào)整為（螺紋鋼錨桿+鋼筋梯子梁+錨索聯(lián)合支護）聯(lián)合支護方式，頂板錨桿長度為左旋螺紋鋼￠22x2600mm，間排距為1.2×1.2m；煤柱幫采用Φ16× 1600mm圓鋼錨桿支護，靠采面回采幫錨采用Φ16×1600mm玻璃鋼錨桿支護，間排距為1.2×1.2m；切眼調(diào)車硐室頂板采用螺紋鋼錨桿支護，調(diào)車硐室?guī)筒坎恢ёo。錨索支護參數(shù)確定為：錨索直徑改為17.8mm，長度選取為6.0m，頂板五花布置。

5、結(jié)論

在煤礦綜采工作面大斷面進行切眼支護中，對其支護工藝技術(shù)進行優(yōu)化，可以進一步的提高煤礦在開采過程中的安全性，確保煤礦在施工時的安全質(zhì)量問題，另外在一定程度上可以降低施工事故的發(fā)生，在應(yīng)用中具有一定實際意義。本文通過對紅柳林煤綜采工作面大斷面切眼支護優(yōu)化分析，為今后大采高綜采工作面切眼的支護設(shè)計及施工提供有益的借鑒參考。

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