山东能源临矿集团郭屯煤矿 山东菏泽 274700
摘要：菏泽煤电公司郭屯煤矿2301厚煤层掘进工作面，应用锚、网、索、W钢带联合支护，并充分掌握联合支护的基本原理，通过托顶煤的方式施工，控制住巷道顶板，保证了掘进工作面的施工进度与施工安全。
关键词：托顶煤；联合支护；支护原理
众所周知，顶板事故在矿山各种事故中占有相当大的比重，如何控制住顶板，对于巷道掘进和工作面回采，都有十分重要的作用。通过充分掌握锚、网、索、W钢带联合支护的基本原理，采用托顶煤的方式施工，既能控制住顶板，又能保证施工进度与施工安全。
1、工程概况
郭屯煤矿2301工作面位于工业广场西南约3500m；北距梅庄、车楼约650m，西南距邵集村（已搬迁）约200m，地表大部分为农田，八里河支流从工作面西部穿过。该区域煤层走向12～142°，倾向102～232°，倾角5～24°，平均10°。赋存较为稳定，结构简单，在工作面范围内煤层平均厚度约6.35m；顶板以粉、细砂岩为主，底板以泥岩、粉砂岩为主岩。局部有伪顶厚约0～3.5m，岩性为泥岩（偶见炭质泥岩）。巷道跟3下煤底板掘进。轨道顺槽、胶带顺槽沿煤层底板托顶煤布置，矩形断面，荒宽4.4ｍ，荒高4.2ｍ，净宽4.2ｍ，净高4.1米。采用锚网索、W钢带联合支护。锚杆顶部间排距800×900(mm)，两帮间排距900×1000(mm)，锚索间排距1200×900（mm）按“三二三”布置，巷道顶帮均铺设金属网。掘进方式为以综掘为主，局部过断层全岩地段以炮掘为辅助的方式施工。
2、联合支护
2.1支护前的要求
在进行联合支护前，首先要控制好巷道的成型，最大限度的减少对煤层的松动破坏，减少支护工作难度，具体做法是，在采用综掘或炮掘时，所掘巷道小于设计要求巷道(宽小于300mm，高小于200mm)，然后由人工采用风镐、手镐将巷道刷齐，达到设计要求巷道;其次是合理控制掘进循环进尺，最大为为1.6m，如遇煤体变软或体质构造后，及时缩小为0.8m，防止受煤层稳定的限制，掘进速度过快而造成巷道片帮、抽冒顶现象的发生;再者当煤层状况发生变化时，为了保证巷道跟煤层底板施工，需要进行逮顶，即为将煤层顶板分台阶留住，打超前锚杆进行逮顶支护，再恢复正常支护。
2.2支护参数
（1）锚杆：巷道全断面采用锚杆为Φ20×2400mm的无纵筋螺纹钢树脂锚杆，间排距900×900mm。每根锚杆均用1块K2370树脂锚固剂固定。锚杆托盘规格：300×300×20mm。
（2）W钢带：排距1000mm，顶部钢带规格为4200×270mm（6孔）
（3）锚索：锚索为Φ22×8000mm左旋钢绞线，每根锚索均用2块K2370树脂锚固剂固定。锚索布置方式：锚索间排距1200×900（mm）按“三二三”布置。锚索托盘规格：300×300×20mm。
⑸该巷道顶帮均铺设金属网，金属网采用10#铁丝编制而成的菱形网，其规格为2000×1000mm，网与网搭接100mm，每300mm联一扣，每扣拧2～3圈，连网丝采用12#铁丝。
（6）按悬吊理论计算锚杆参数：
1.锚杆长度计算：
L1=KH1+L1′+L2′
式中：L1—锚杆长度，m；H1—冒落高度，m；K—安全系数，一般取K=2；L1′—锚杆锚入稳定岩层的深度，一般按经验取0.5m；L2′—锚杆在巷道中的外露长度，一般取0.1m；
其中：H1=B/2f=4.4/（2×4）=0.55(m)
式中：B—巷道开掘宽度，取4.4m；f—岩石坚固性系数，煤层取4；
则L1=2×0.55+0.5+0.1=1.7m)
2.锚杆间距、排距计算，通常间排距相等，取a1：
通过以上计算，选用直径20mm、长度2400mm的无纵筋螺纹钢树脂锚杆，锚杆间排距确定为顶板为900×900mm，帮部为900×900mm。选用Φ22×8000mm的左旋预应力钢绞线；锚索间排距为1600×900mm。
2.3特殊支护
现场备用10架钢棚并整齐码放在距迎头150m处非运输机侧，钢棚采用矿用12#工字钢制作。
(1)锚杆：巷道全断面采用锚杆为Φ20×2400mm的无纵筋螺纹钢树脂锚杆，间排距900×900mm。每根锚杆均用1块K2370树脂锚固剂固定。锚杆托盘规格：300×300×20mm。
(2)W钢带：排距1000mm，顶部钢带规格为4000×270×2.75mm。
(3)钢筋梯：排距1000mm，墙部采用规格为2900×70mm的钢筋梯支护，钢筋梯由Φ10mm圆钢焊制。
(4)锚索：锚索为Φ22×8000mm左旋钢绞线，每根锚索均用2块K2370树脂锚固剂固定。锚索布置方式：锚索按3.2.3布置。锚索托盘规格：300×300×20mm。
(5)该巷道顶帮均铺设金属网，金属网采用10#铁丝编制而成的菱形网，规格为2000×1000mm，网与网搭接不小于100mm，每300mm联一扣，每扣拧2～3圈，连网丝采用12#铁丝。
2.4支护后管理
巷道施工过程中，每50m安装一组顶板离层仪(遇断层、顶板压力较大或顶板下层明显时，及时增补顶板离层仪)，并有专人进行观测和记录。
巷道施工过程中，根据《煤巷锚杆支护技术规范》要求，巷道每掘进30，50m，或每300根(含300根以下)抽样一组(不少于3根，其中顶2根、帮1根)，同时，抽查一组锚索，每组不少于2根进行锚杆、锚索拉拔力试验，以检测锚杆、锚索施工质量，如出现不合格，分析原因，及时进行补打。
3、支护原理
根据现代支护理论，采用锚、网、索、W钢带联合支护，它的支护原理主要表现为:锚杆的挤压加固作用在围岩中形成一定厚度均匀压力连续压缩带，即能保持自身稳定，又能承受地压，阻止上部围岩松动变形;钢筋网可以增强支护的整体性，起到桁架支撑作用;粱和锚索能控制围岩松动向深部扩展，并增加巷道组合粱的宽度和厚度。联合支护就是利用围岩自身的手里特点，提高围岩自身支承能力和外部支承能力，促进围岩提早形成稳定状态，尽量限制松动圈的扩展。
4、结语
郭屯煤矿掘进工作面托顶煤支护实践证明，应用锚、网、索、W钢带联合支护方式，能保证主动支护，增加支护强度，加快掘进速度，实现施工安全，具有一定的技术经济效益。
参考文献
[1]宋宏伟,刘刚.井巷工程.北京:煤炭工业出版社,2007.3.
[2]张荣立，何国纬，李锋.采矿工程设计手册，北京:煤炭工业出版社,2003.
[3]董方庭，等.井巷设计与施工（修订版）,徐州：中国矿业大学出版社，1994
论文作者:何清琦
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：巷道论文; 顶板论文; 锚杆论文; 煤层论文; 工作面论文; 围岩论文; 钢带论文; 《基层建设》2019年第19期论文;