金寶屯煤礦N301區聯合支護施工工藝

       1   引言
　　錨索錨桿支護在我國當今煤礦巷道支護方案中經常采用的重要方法，這種支護方式和我國傳統的支護相比，在很大程度上提升了支護效果，并且減少了巷道支護的投入資金，輕緩了巷道支護施工的勞動強度，為煤礦井下工作面的快速掘進做出了突破。深井軟巖巷道由于地壓大，巖石強度小，支護難度大。傳統的架棚支護越來越難以控制該類巷道。因此，必須針對深部軟巖工程巷道圍巖條件及其力學特性，形成更合理的支護技術，才能保證巷道圍巖的穩定。
　　2   工程概況
　　遼源集團金寶屯煤礦N301皮帶巷和回風巷埋深達到800m，屬于深井巷道，且頂底板均為較厚泥巖，巖石力學強度不高，屬于典型的軟巖，具有圍巖變形大、變形持續時間長、底鼓嚴重的特點。該礦回采巷道原支護方案：掘進期間先給三節棚（1m兩架單層三節棚），卸壓后翻1m三架雙圓棚，回采期間上下順槽翻400mm一架雙層三節棚，再替一遍木梁棚。回采期間巷道變形更加劇烈，U型棚破壞嚴重，斷面難以滿足安全生產需要。掘進至回采結束，一般多次翻棚，需要投入巨大的人力、物力，嚴重制約了該礦高產高效生產。原因一方面現有U型棚支護存在可縮性、承載能力不能滿足支護要求的問題，另一方面礦上原有設計采用大煤柱護巷，與采空區相鄰的回采巷道處于應力增高區，增大了支護難度，為此，遼源集團金寶屯煤礦與中國礦業大學合作開展深井高應力軟巖巷道沿空掘巷與支護技術的研究工作。
　　3   皮帶巷支護參數
　　3.1   頂錨桿
　　頂錨桿規格：Φ22×L2400mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿。
　　頂錨桿間排距：間距750mm，排距700mm。
　　頂錨桿錨固：采用一支ck2335（紅色較短的藥卷）和兩支z2360錨固（白色較長的藥卷）。
　　頂錨桿配件：托盤、調心墊圈、讓壓管（中間有一個鼓起）、減摩墊圈（塑料圈）、快速安裝螺母。
　　3.2   幫錨桿
　　幫錨桿規格：Φ22×L2400mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿。
　　幫錨桿間排距：間距800mm，排距800mm。
　　幫錨桿錨固：采用一支ck2335（紅色較短的藥卷）和一支z2360錨固（白色較長的藥卷）。
　　幫錨桿配件：托盤、調心墊圈、讓壓管（中間有一個鼓起）、減摩墊圈（塑料圈）、快速安裝螺母。
　　底板錨桿配件：配套托盤
　　3.3   錨索
　　錨索規格：Φ18.9×L9300mm。
　　錨索間排距：錨索間距為800mm，排距800mm，錨索布置在同一排兩根相鄰錨桿中間。
　　錨索錨固：采用一支ck2335（紅色較短的藥卷）和三支z2360錨固（白色較長的藥卷）。
　　錨索配件：大托盤、調心墊圈、讓壓管（中間有兩個鼓起）、鎖具。
　　4   施工工藝
　　施工時，綜掘機每次推進1.4m，打兩排錨桿、錨索。
　　4.1   臨時支護
　　使用“吊環”式3寸鋼管作前探梁，前探梁數量4根，長度3m，每根前探梁配備活性“吊環”，吊環固定最前面兩排錨桿螺絲上。“吊環”用厚12mm的鋼板焊制，固定在已錨錨桿螺絲上。掘進時每進一循環后，前探梁支護必須向前推進一次。用備用“吊環”，將前探梁移至工作面，將鋼筋網鋪好，前探梁與頂板剎緊背牢且錯開錨桿眼位置，以便于打錨桿。
　　4.2   頂錨桿和頂錨索
　　用懸吊梁將頂網頂起后，設計有5根錨索的一排，頂板先打6根錨桿和編號為b、c的錨索，設計有3根錨索的一排，頂板先打6根錨桿和編號為a的錨索。剩余錨索和幫錨索一起在綜掘機過后再補打。施工中要求錨固劑最少攪拌30s，錨桿等錨固劑攪拌后1分鐘才能上緊，安裝扭矩不小于300N·m，錨索等錨固劑攪拌后30分鐘才能漲拉，漲拉要求達到20MPa以上。
　　4.3   噴射混凝土
　　（1）軌面以上噴射混凝土對巷道進行封閉，噴混凝土厚度60mm，混凝土強度等級C20。
　　（2）混凝土配合比： 水泥：河沙：碎石：水 =1：2：2：0.56
　　4.4   架棚
　　架棚要求350mm一架，每兩排錨桿之間給兩架棚子，要求棚子不能壓錨桿頭。如果出現巷道成形不好的情況，棚子不能與煤壁均勻接觸，此時，需要再兩個尖角的地方，棚子后面鋪鋼筋網，背矸石袋，以使棚子與巷道均勻接觸。
　　4.5   平行作業
　　迎頭位置一組人打頂錨桿和頂錨索，同時有一組人打幫錨桿。滯后迎頭6m補打兩幫錨桿與迎頭施工平行作業。在進行施工時，應同時專門有一人進行準備和組裝配件工作，以加快施工進度。在聯網前，應將網片和鐵絲準備好;在打錨桿前應將錨桿配件裝在錨桿上，并準備好錨固劑;在打錨索前應將相應錨索配件和錨固劑準備好。
　　5   安全措施
　　①施工過程中，要隨時注意觀察圍巖活動情況。一旦發生異常現象，施工人員應立即撤離并立即報告有關領導，以便采取相應措施。②進行井下錨桿錨固力拉拔試驗，每次數量不少于3%。如果發現錨桿實際錨固力與設計值相差較大，必須對錨固參數進行調整和修改。③為了保證施工質量，每掘進10m，對錨桿錨固力及預緊力進行抽檢。錨固力抽檢比例5%預緊力抽檢比例20%。抽檢指標為：頂錨桿錨固力不得低于100kN，幫錨桿錨固力不得低于80kN;錨桿預緊力矩不得低于300N·m。發現不合格錨桿，分析原因，追查責任，制定整改措施，并在其周圍補打錨桿。④掘進時形成的巷幫超寬或片幫超寬時，應及時處理，可采用加長鋼筋梯子梁和補打錨桿的方法進行補強。⑤試驗過程中，每隔50m在頂板安裝一個離層指示儀，觀測圍巖移動情況。一旦發生異常現象，觀測人員應立即報告有關領導，以便采取相應措施。⑥發現巷道變形較大，及早采取加固措施。⑦張拉錨索時，每次使用要兩人協作，張拉油缸應與鋼絞線保持在同一軸線上，加壓后，工具錨卡住鋼絞線方能松手，并用8#鐵絲將千斤頂綁在頂網上。操作人員要避開張拉缸軸線方向，以保證安全。⑧液壓切割器使用時必須兩人協作，將鋼絞線穿入切斷器后，其中一人一手托住切斷器，一手握住手把;另一人拿專用套管將鋼絞線套好，以防鋼絲散開打傷人員。操作時人員要躲開面部，切斷器前方5m范圍內不得站人，以防被鋼屑濺傷或定刀破裂傷人。切斷后的鋼絲束不得亂扔，以防扎傷人員。⑨張拉時，發現不合格錨索，必須在其附近補打合格錨索。錨索安裝兩天后，如發現預緊力下降，必須及時補拉。錨索張拉完成后，要用8#鐵絲把錨索頭、錨索托板和金屬網固定在一起，防止錨索斷裂后傷人。
　　根據采區支護回采經驗;采用此種聯合支護形式能夠滿足巷道支護要求。①采用錨桿（索）金屬網+噴射混凝土+40U型鋼雙層金屬棚聯合支護。②錨網支護距工作面最大距離1.4m。③混凝土支護距離工作面最大距離15m。④架棚支護（永久支護）距離工作面最大距離20m。