托顶煤、软岩顶板大断面锚索网支护的应用

      照金煤矿位于陕西铜川市耀州区照金镇后沟村，井田面积约14.3km2，设计生产能力为180万吨/年。该矿采用综放采煤工艺，由于切眼断面较大，巷道顶板又为较破碎的煤顶及软岩，这给矿井的生产带来了较大的困难和安全隐患。为解决这一支护问题，照金煤矿多次与科研院所合作研究，并根据井下实际情况，采用先进的锚索网支护方式，获得良好支护效果。本文以照金煤矿104切眼施工为例，就托顶煤、软岩顶板大断面锚索网支护进行探讨。

　　1地质条件

　　1.1 煤层特征

　　照金煤矿主采煤层为42煤层，煤层厚度2.65～16.40米，平均厚度8.28米，煤层倾角4°～13°，属较稳定的结构简单-复杂的可采煤层，一般含1-2夹矸，最多可达9层，夹矸岩性多为泥岩、炭质泥岩、砂质泥岩及粉砂岩。

　　1.2 围岩性质

　　伪顶：伪顶为炭质泥岩，厚度较薄，一般小于0.4m。直接顶：直接顶为粉砂岩，厚度1.2～2.2m，黑色，水平～缓波状层理，泥质胶结，较致密，稍硬，夹薄层炭质泥岩及煤线，含少量植物化石及黄铁矿结核。老顶：老顶为中细粒砂岩，厚度6～8m，灰白色，厚层状，成分以石英、长石为主，层面含白云母碎片，泥钙质胶结，较致密坚硬，夹薄层泥岩及煤线，泥岩具滑面，属Ⅱ级顶板。直接底：直接底为炭质泥岩，一般厚度1.3m，黑色，块状，水平纹理，较软，稍具滑面，含黄铁矿结核。老底：老底为泥岩，一般厚度4.5m，深灰～灰色，水平纹理，稍软，局部呈团块状，稍具滑面。

　　1.3 水文地质

　　根据矿井水文地质类型划分报告，照金煤矿由于在回采过程中出现过砂岩含水层突水、顶板突水溃砂等事故，照金煤矿水文地质类型重新划分为“复杂”类型，但根据矿井涌水量计算结果，矿井正常涌水量为58.66 m3/h，最大涌水量65.49 m3/h，矿井涌水量属于“简单”，并且该矿在掘进施工中，受裂隙水、采空积水影响，涌水形式以煤层顶板滴水、淋水为主，次为底板渗水，一般涌水量不大。

　　2支护方案及施工工艺分析

　　2.1 支护方案

　　技术特征：切眼设计长度150m，断面形状为矩形，宽度8.2m，高度3.4m，断面27.88m2。

　　技术参数：根据极限自稳隐形拱理论，切眼采用锚杆+锚索支护。顶锚杆及非工作面帮锚杆均选Ф18mm×2400mm左旋高强螺纹钢锚杆，每个锚杆孔使用1个K2360和1个Z2360树脂锚固剂，经计算锚固长度在1380mm左右，螺纹钢锚杆间距900mm。工作面侧初掘及二次扩巷帮锚杆采用Ф40mm×1800mm木锚杆，间距800mm。锚索采用Ф17.8mm×6500mm和Ф17.8mm×11500mm钢绞线，每个锚索眼使用2个K2360和2个Z2360树脂锚固剂，锚固长度2700mm，锚索布置方式为6+3+6。为了保持围岩的完整性，利用铁丝网可以限制锚杆之间锥形区围岩使其保持原位不动，在施工中用12号铁丝编制的菱形铁丝网，铁丝网规格为10000×1000mm。锚索网支护排距750mm。

　　施工工艺：

　　掘进层位：切眼沿42煤掘进，留底煤500mm，上部托顶煤。掘进方式：采用综掘机倒“S”法割煤掘进，两次掘进成巷，首先掘进非工作面侧的一半，一次掘进150m，然后综掘机退回至切眼口掘进余下的一半，最终达到设计尺寸。运输：工作面矸石（煤）使用转载机、溜子及皮带运至采区主煤仓。临时支护：当掘进够尺寸及距离（750mm）后，将铁丝网连好、铺开、拉展，再用液压单体柱顶起顶托梁，进行临时支护。锚索网支护：首先施工顶部锚杆及锚索，然后施工帮锚杆。

　　2.2 施工质量管理

　　由于切眼顶板为较破碎的煤顶及软岩顶板，且断面较大，如果掘進过程中支护不到位，容易造成顶板离层或冒顶事故，因此，施工过程中必须加强质量管理和巷道围岩位移观测。

　　第一，控制巷道断面成形，严禁出现超挖现象，如果巷道超挖必须补打锚杆或锚索。第二，严控支护质量，严控锚杆、锚索打眼深度，严禁打深或打浅，注树脂锚固剂前，必须将眼内粉尘吹净。第三，按要求对施工现场锚杆、锚索进行锚固力检测，对不合格的锚杆锚索必须进行补打。第四，对于顶板破碎或压力较大区段，应合理调整支护参数或调整支护方案。第五，加强顶板管理，按规定要求安装顶板离层检测仪，并做好记录和分析。

　　2.3 施工注意事项

　　第一，切眼施工时间，特别是二次扩巷的时间，必须根据工作面安装接续时间组织生产，防止出现切眼施工结束后由于停放时间过长，造成巷道顶板下沉或底板底鼓，这样不仅增加巷道维护量，也给安全管理造成一定的压力。第二，二次扩巷时，距切眼巷道中心1200mm处必须打设两排液压单体支柱，距非工作面侧一排紧跟扩巷工作面，另一排紧跟转载机，单体支柱打设初撑力必须符合规程要求，严禁使用工作面静压水打设单体，单体排距1500mm。第三，工作面顶板淋水时，顶板必须铺双网（钢筋网加铁丝网），防止顶板出现吊包或铁丝网锈蚀漏顶。第四，工作面切眼单体支柱在安装支架前拆除，拆除前必须确认顶板压力情况。第五，工作面打锚索眼时，必须根据顶板锚固点岩性确认锚索长度，保证锚索锚固点位于较坚硬的粉砂岩或中细粒砂岩中，如果锚索眼出水，必须增加锚索锚固剂数量，以确保锚固质量。

　　2.4 施工方案分析

　　对于大断面软岩顶板，采用锚网索支护具有较大的优点：

　　第一，使用锚索网支护，由于所用的材料重量轻、体积小、易操作，从而降低了工人的劳动强度，提高了工效，加快了掘进速度。第二，锚索网支护通过悬吊、组合、强化等作用原理形成自稳拱，变荷载为承载体，有效地控制围岩的变形，抑制顶板的下沉，确保巷道的稳定性和安全性。第三，有利于二次扩巷施工，缩短大断面暴露时间，有利于顶板管理及巷道维修量控制。

　　3结语

　　托煤顶、软岩顶板大断面锚索网支护在照金煤矿104切眼的成功应用，对照金煤矿大断面支护方式具有重大意义，同时也证明了锚索网支护能够在软岩顶板条件达到支护要求，为今后软岩顶板大断面采用锚索网支护技术提供依据和经验。