铜川矿务局陈家山煤矿4#-2煤层厚10～25m，平均15.53m，煤层结构复杂，含有比较稳定的夹矸3～5层，煤层性硬而脆，易破碎，节理发育，普氏硬度系数f=0.8～2.1，单向抗压强度7.0～20.6MPa。沿煤层底板开掘巷道后，巷道两帮松散破碎易垮落，煤顶下沉量较大，底鼓严重。自推广综采放顶煤工艺以来，大断面切眼一直采用梯形棚或锚棚支护形式，长期实践证明，这种支护形式存在诸多弊病：①工艺复杂，二次切眼施工时，容易造成一次切眼支护失效，维修工程量大；②支护强度低，不安全因素多；③木材消耗量大，支护成本高；④材料运输距离长，占用劳动力多；⑤切眼安装工序多，劳动强度大。

 

　　针对上述问题，在423两巷成功推广高强组合锚杆、锚索补强支护工艺的基础上，经过反复论证分析，在423综放工作面切眼首次进行了大断面“高强组合锚杆、锚索补强支护新工艺”支护试验，一次获得成功，取得了显著的技术经济效益。

 

 

　　423综放工作面走向长度1890m，切眼倾斜长度165m，煤厚9～13m，倾角5°，采深450～510m，煤层抗压强度7.8～20.6MPa，煤层节理、裂隙发育。煤层直接顶板为一套由粉砂岩、泥岩和4#---1煤层组合而成的复合型顶板，稳定性较差，强度低，平均厚度8.0m；老顶为浅灰～灰白色中粗粒长石石英砂岩，中厚层状，具大型斜层理或斜交层理，单向抗压强度24.9～51.2MPa，致密坚硬，稳定性较好；煤层直接底板由碳质泥岩、根土岩和花斑泥岩组合而成，具有松软易碎、遇水膨胀的特性，厚度16m。切眼沿煤层底板留2～4m底煤掘进，顶煤厚度4～6m，顶板比较稳定，两帮节理发育，松散破碎。

 

 

　　依据423两顺应用锚网锚索支护的经验及综放支架的安装要求，切眼断面形状选为矩形，净断面7.5*3.0m，断面22.5m2。使用高强组合锚杆、锚索补强支护工艺。

 

　　顶锚杆使用Ф18*2250mm螺纹钢锚杆，K2335型树脂锚固剂一节端头锚固，间排距800*900mm；钢带使用Ф8*70*4000mm钢筋托梁。帮锚杆使用Ф14*1800mm钢筋锚杆，普通树脂锚固剂一节端头锚固，间排距700*900mm；钢带使用Ф8*70*3300mm钢筋托梁。金属网为8#铁丝编织的菱形网。

 

　　Ф18*2250mm螺纹钢锚杆及Ф14*1800mm钢筋锚杆外端头均使用δ8*120*120mm铁挡板锚固，使用机械力矩扳手紧固，一次预紧力30～40nm。

 

　　锚索使用Ф15.24*6000mm钢绞线锚索，矩形布置，每排3根，排距2700mm，间距1750mm。K2335、Z2360树脂锚固剂各一节端头锚固，锚固长度1000mm；外端头配备SPJM---I型单孔锚具和[8*400（600）mm槽钢锚固。锚索使用MYT---100S液压锚杆钻机打眼、安装，YCN---150预应力张拉千斤顶紧固，一次预紧力22MPa。

 

 

　　（一）大断面切眼分次施工工艺及支护技术

 

　　1、一次切眼施工支护技术

 

　　一次切眼施工断面S=12.0m2，巷宽4.0m，巷高3.0m，锚网锚索支护。顶板布置Ф18*2250mm螺纹钢锚杆6根，间距800mm，使用Ф8*70*4000mm钢筋托梁连为整体；左帮布置Ф14*1800mm钢筋锚杆4根，使用Ф8*70*3300mm钢筋托梁与顶角螺纹钢锚杆连为整体；二次切眼一帮布置Ф34*1500mm木锚杆3根（不挂金属网），作为临时支护，顶板靠左帮2.0m布置Ф15.24*6000mm钢绞线锚索1根。

 

　　掘出1.0m后，及时使用煤电钻1号左、2号右进行顶、帮锚杆打眼，一般分配为8：5，打眼少的一组及时进入锚杆安装及挂网工序，实行一掘一锚循环进行。

 

　　锚索实行跟机施工，每天安排一个专门锚索施工小组，专职施工锚索钻、装、锚工作，锚索距掘进头20m。

 

　　2、二次切眼施工支护技术

 

　　二次切眼施工断面S=10.5m2，巷宽3.5m，巷高3.0m，锚网锚索支护（只挂顶网并与一次切眼顶网连接，工作面开采一侧不挂网）。顶板布置Ф18*2250mm螺纹钢锚杆6根，间距800mm，使用Ф8*70*4000mm钢筋托梁连为整体，中心锚杆与一次切眼锚杆交错500mm，排距错差1/2，成迈步式布置。工作面开采一侧布置Ф34*1500mm木锚杆4根（不挂金属网）。顶板靠右帮（开采一侧）2.0m及切眼中心各布置1根锚索。

 

　　锚杆施工工序同一次切眼，实行一掘一锚循环进行。顶板中心锚索紧跟二次切眼施工正头施工，并使用600mm槽钢顺切眼走向安装，将相邻交差布置的两排顶板锚杆钢筋托梁连为一体。

 

　　（二）锚索补强支护

 

　　对顶板裂隙发育、围岩破碎，有下沉现象的区域，及时采用联合锚索加密支护，锚索间距1500mm，并使用2500mm槽钢将相邻两根锚索锚固在一起，加大支护强度。

 

　　（三）施工作业布置方式

 

　　锚网施工工序占用正规循环时间的50%～70%，为缩短支护时间，提高循环率，在实际生产中，采用1号左、2号右两台煤电钻进行顶、帮锚杆的钻、装、锚，其工序为：

 

　　锚杆打眼

 

　　综掘机掘装运→锚固剂安装搅拌→下一循环

 

　　挂网、安装钢筋托梁

 

　　连网、上紧托板同时，锚索安排了专门的施工小组，没有占用正规循环作业时间，使支护工序所消耗的时间降低了10%～15%，提高了循环率，增加了循环个数，提高了单进水平，实现了安全快速施工的目的。

 

 

　　423综放工作面切眼实施的高强组合锚杆、锚索补强支护工艺，与传统棚式或锚棚支护工艺比较具有以下显著的效果：

 

　　（一）有效地控制了松散煤层顶、帮，充分发挥了“锚带网”这一基本支护的积压加固作用，将松散煤体联合成一个整体，并形成了煤体自稳圈，加之锚索的悬吊补强作用，使巷道顶、帮保持稳定。

 

　　（二）巷道变形量小，端面利用率高。拒矿压观测比较可知，传统棚式或锚棚支护顶板下沉量在400～600mm，而锚网锚索支护顶板下沉量仅为20～50mm，基本没有产生变形，端面利用率相当高。

 

　　（三）有效地解决了由于断层、裂隙等构造原因造成的松软、破碎煤层围岩区段的支护问题，杜绝了棚式支护边掘边维护的难题。

 

　　（四）提高了单进，实现了综掘快速掘进的目的。拒统计：分两次施工165m长的切眼330m，传统工艺需30d完成，平均日进11m，而锚网锚索工艺仅用了22d完成（2003年10月28日开工，11月18日完工），平均日进15.0m，单进提高36.4%，施工工期缩短了8d。

 

　　（五）节省了木材，节约了大量的维护费用，降低了成本，提高了经济效益。拒统计：传统棚式支护消耗木材0.5m3/m，消耗矿用11#工字钢186Kq/m，成本991元/m，而锚网锚索工艺成本为778元/m，且基本不投入维护费用，相对提高经济效益21.5%。

 

　　（六）省去了传统棚式或锚棚支护施工的运料工序，节约了劳动力，提高了劳动效率。

 

　　（七）缩短了综采安装时间，减少了综采支架安装期间的回棚、支棚、倒柱等繁重的工序，不仅减轻了劳动强度，而且大大加快了安装进度，缩短了安装工期。

 

 

　　通过在423综放切眼大断面采用高强组合锚杆、锚索补强支护技术，扩大支护的积压加固作用，将松散煤体联合成一个整体，并形成了煤体自稳圈，有效地解决了由于断层、裂隙等构造原因造成的松软、破碎煤层围岩区段的支护问题，杜绝了棚式支护边掘边维护的难题。取得了较好的支护效果和经济效益，为类似条件下的巷道支护提供了参考。