錨噴網支護在石門厚煤層施工中的應用
關鍵詞 錨噴網支護 厚煤層 石門
開灤礦務局趙各莊礦是已開采近百年的老礦，井深巷遠，地壓較大，煤層賦存條件差，機械化水平較低，銜接較緊張。在深部開拓巷道施工中，尋求安全、有效、快速的支護方法已勢在必行。為此，先後在十一、十二、十三水平利用錨噴網支護技術，成功地通過了地壓較大的岩巷、煤岩巷以及岩石破碎地段。與料石砌镟支護相比，提高了單進水平，取得了一定的效果。在此基礎上，通過03manbetx 論證，又在十二水平西翼五石門第12號煤層成功地采用了錨噴網支護。現在，該石門已進入了回采階段，石門采用錨噴網支護的第12號煤層段，除有少許塑性變形外，並無其它損壞。
1 工程及地質概況
趙各莊礦十二水平西翼五石門位於7～12暗井井口以西1 860m處，石門開口標高為-995.5m，距地表深度為1 049.84m。石門設計為直牆半圓拱形，施工斷麵淨寬4m，淨高3m。基礎深度200mm，巷道坡度為6%。石門岩石區段施工時采用的是錨杆噴漿支護。石門施工到回風道以南115m處，探孔見12號煤層，探孔深2m。石門由北向南施工，由煤層底板揭露煤層。該煤層垂厚10.58m，煤層傾角32°；底板為細砂岩，灰色泥質膠結，含植物根化石。12號煤 層為趙各莊主要可采煤層之一，石門工作麵巷頂見煤點至工作麵巷底沒煤點水平距離24.7m，采用錨噴網支護工作麵從垂直距離2m見煤處開始至沒煤2m，總長32.3m，見圖1
圖1 十二西五石門12號煤層剖麵
2 施工機具及支護材料
2.1 施工機具
用YTP-26型氣腿式鑿岩機打錨杆眼和煤層頂底板岩石炮眼，配一字形φ42mm鑽頭，煤層掘進用風鎬，使用縫管錨杆推進器。
2.2 支護材料
用φ6.5mm鋼筋在井上製作鋼筋網片(長1.6m，寬1.2m，網孔為150mm×150
mm)，網孔節點全部焊接，錨噴網施工時網邊搭接部位采用14號鐵絲綁紮；錨杆為長2m縫管式錨杆，外徑φ43mm，縫寬14mm，托板由5mm厚鋼板製作，為“凸”形托板。
采用425號普通矽酸鹽水泥、渣沫(石粉)作為噴漿材料，添加水泥速凝劑。
3 支護參數的確定
3.1 理論依據
錨噴網聯合支護的主要理論依據是錨杆的擠壓組合拱理論。錨噴網聯合支護可以把圍岩鬆動圈以內的岩體通過擠壓而組合成拱，在圍岩應力的作用下產生整體塑性變形，釋放一部分原始應力，最後形成穩定的擠壓組合拱，把被動支護變為主動支護。
3.2 錨杆間排距
按組合拱理論，錨杆的長度和間排距與組合拱厚度之間的關係符合下式，即
b=(Ltgα-a)/tgα
式中：b為組合拱厚度，m；L為錨杆有效長度，m；α為錨杆在鬆散岩體中的控製角，(°)；a為錨杆的間排距，m。
錨杆的控製角一般按45°計算，這樣對鬆散體比較安全，因此，上式可簡化為b=L-a；通過對煤層鬆動圈測試，確定12號煤層組合拱厚度不小於1.2m比較安全，則a=L-b=2-1.2=0.8m,取a=0.6m。
4 支護要求及分步施工
4.1 支護要求
4.1.1 超前支護
從工作麵巷頂距煤層垂距2m起，每次向前掘進之前，都要首先進行超前支護。超前支護在工作麵巷頂以25～30°仰角打1排縫管錨杆，錨杆間距350～400mm，超前控製頂板不少於1.3m，超前支護錨杆不少於5根，正頂1根，左右各不少於2根，見圖2。
圖2 超前支護示意
4.1.2 臨時支護
用縫管式錨杆輔以點柱作臨時支護，錨杆每0.6m一排，每排不少於5根。打臨時支護錨杆前要敲幫問頂，找清浮石或煤塊，然後迅速打上點柱，在點柱的保護下打臨時支護錨杆。
4.1.3 永久支護
錨噴網施工控製頂板距離最大不超過1.2m，就進行永久支護。永久支護采用錨網噴漿聯合支護，錨杆的起錨點及網度0.6m，全斷麵錨網，錨杆托板緊壓網片，網片搭接200mm，搭接部分用14號鐵絲綁紮連接牢固，網外噴漿70mm厚，見圖3。
圖3 永久支護示意
1—錨杆；2—鋼筋網；3—噴層(厚70mm)
4.2 分步施工
4.2.1 見煤前2m岩石段施工
為防止煤層暴露時由於應力集中而冒頂，采用淺打眼、放小炮方法以減少震動破壞。打眼掘進深度不超過1.2m，掏槽眼設在工作麵下部。首先對巷道下部進行爆破，之後對兩幫打錨杆進行控製，接著對上半部淺打眼爆破，這樣可保持巷頂圍岩的完整性。離煤不夠500mm左右的岩石采用風鎬刷下。頂煤掘出後及時打臨時支護錨杆，然後進行錨網噴漿永久支護。掘進一炮支護一炮。
4.2.2 煤層段施工
從工作麵見煤後開始，向前施工時，為了及時控製巷道頂板，保證施工安全，采用上、下分層的施工方法，先施工上分層，從工作麵上半部中間開始掘進，掘深不超過1.2m，邊掘邊打臨時支護錨杆。巷頂荒斷麵弧線長1.6m左右時，及時掛網打錨杆，由中間向兩側交替進行。上分層掛網打錨杆完畢後，及時噴漿，然後再向前施工上層。上層施工超過下半部兩茬時再施工下分層。見煤初期工作麵下半部岩石部分可打眼放炮掘進。下層掘進時先掘一側，掘1.2m左右時打錨杆掛網，再掘另一側。兩側掘進夠1.2m時，進行一次噴漿，完成一次永久支護。上、下層始終保持有1m左右寬的正台階，以便於施工人員施工。
4.2.3 見頂板後施工
見12號煤層頂板後，不再打超前支護的縫管錨杆。由於煤層頂板岩層較穩定，岩石部分采用放炮方法施工，工作麵下半部的煤層部分仍采用風鎬掘進。上部爆破後打好臨時支護錨杆，然後掘下部，掘1.2m時，及時進行錨網噴漿永久支護。
5 施工中應注意的幾個問題
(1)上述施工方法適用於整體性能良好的穩定煤層。破碎及粉碎性煤層采用這種方法施工時，不易控製冒頂。
(2)打錨杆眼的釺子頭直徑不宜過大，一般宜用磨損過的舊釺子頭，直徑小於或等於40mm，以保證錨杆的初錨力。
(3)安裝錨杆采用專用推進器。推進器一頭卡在鑿岩機卡套上，另一頭插在錨杆尾部，利用鑿岩機的衝擊力衝擊錨杆尾部，使其錨入煤體。操作要平穩，直順有力。不能使用大錘打錨杆，以免把錨杆打彎。
(4)網與岩壁、煤壁間隙不應過大。錨杆間的網與煤壁的間隙不應大於100mm，噴漿時要把縫隙噴實，錨網必須成拱形，才能達到整體支護效果。
(5)施工後一個月內要對巷道支護進行噴水養護，每天1次。施工後的巷道由於地壓作用有少許變形且有裂漿、掉小塊漿片現象，要及時補噴，一般補噴2～3次後可穩定。
6 施工速度及支護材料成本03manbetx
與料石砌镟巷道相比，施工速度快。十二西五石門采用錨噴網支護通過12煤層時，三班作業隻用25d時間；而以往其他石門過12煤層采用料石砌镟支護一般需40d左右。錨噴網支護由於使用了鋼筋網，加之縫管錨杆使用較多，其支護材料成本高於砌镟巷道，但與金屬拱型支架支護相比，成本較低。
7 結 語
十二西五石門12號煤層於1996年10月進行錨噴網支護施工，至今已近2a，采區已進入回采階段後期。錨噴網支護的12號煤層通過3次小範圍的補噴後，隻有少許塑性變形，支護效果良好。巷道兩牆最大收縮變形量110mm，但整體並未破壞。石門厚煤層錨噴網支護在開灤礦區還是首例，將來它的前景會更廣闊。
