分层开采金属网假顶下大断面开切眼支护技术的应用

分层开采金属网假顶下大断面开切眼支护技术的应用

王晓明胡兴忠任慧君

国家能源集团神宁汝箕沟无烟煤分公司白芨沟煤矿宁夏石嘴山750003

摘要：基于分层开采金属网假顶条件下大断面巷道支护现状，根据现场实践研究探讨出合理有效支护技术，通过实践结果表明，该支护方法在巷道压力显现较稳定、煤层较坚硬的情况下，有效的提高了单进水平，经济效果明显，为类似条件下的工程提供了科学依据，保证了支护的安全性。

关键词：安全技术及工程；降本增效；大断面；开切眼

随着我国经济的快速发展，生活水平的提高，生态破坏与环境污染问题愈加严重。由于工业发展导致环境污染问题过于严重，为了达到节能减排、保护环境的目的，近年来国家开始限制煤炭使用，减少煤炭消耗，造成煤炭产能过剩和供过于求的形势。受煤炭需求乏力、价格下滑等因素影响，煤炭行业生产经营步履维艰，煤炭安全技术及工程创新、降本增效成为当前时期的迫切任务。

1地质条件及工程概况

1.1地质条件

汝箕沟无烟煤分公司白芨沟煤矿开采方式为特厚煤层分层开采，010202工作面布置在二3层煤内，二3层煤普氏硬度（f）为3.8～5.2，脆性较大，容易产生脆性破坏，在不受采动压力影响的缓倾斜煤层中，煤岩层的地应力表现为垂直应力大于水平应力。

该工作面地质构造简单，无较大地质构造。煤层直接顶为粉砂岩，平均厚度6.6m；老顶为粗砂岩，平均厚度30m。直接顶与老顶硬度均在7～8之间，较坚硬。顶分层开采结束后，以下分层均布置在金属网假顶下。

1.2工程概况

开切眼上、下口分别与回风顺槽、运输顺槽垂直相交（贯通）。倾向平距为230m，巷道层位以二3层煤直接顶为巷道顶板布置。根据综采工作面设备选型所选用的工作面设备、支架尺寸以及设备的安装布置、运输、行人和通风等相关要求，开切眼设计断面形状为矩形，设计断面尺寸为：高3.2m，宽7.9m，掘进断面29.05m2，净断面25.28m2。分大、小面掘进。

2前两分层开切眼的支护方法

2.1首分层开切眼支护方法

开切眼首分层掘进时，采用锚网+锚索联合支护的方式，根据已施工后的巷道顶板压力显现情况，顶板压力较稳定，巷道变形量较小，无较大的片帮、底鼓等现象。

2.2次分层开切眼支护方法

次分层采用圆木棚梁配合单体液压支柱棚腿、帮锚及木垛联合支护。圆木棚梁选用φ≥200mm的优质黄花松木，棚腿为DWX-4.0型单体液压支柱，均为单棚布置，棚距600mm。帮锚选用规格为φ20mm×2000mm的螺纹钢锚杆，呈矩形布置，间排距为600mm×1300mm。木垛支护在开切眼（大面）与（小面）交接处，道木规格为长×宽×厚=1600mm×160mm×140mm，间距为6m。巷道支设过程中挂设单层金属网片，煤柱侧网边自棚梁处下垂至底板，工作面侧网边自棚梁下垂500mm。次分层开切眼永久支护示意图如图1所示。

图1次分层开切眼永久支护示意图

3三分层开切眼改进后新支护方法实例

3.1改进后支护的方法

三分层采用圆木棚梁配合单体液压支柱棚腿、木垛联合支护，材料规格与上分层相同。掘进过程中，不再施工帮锚支护。为防止煤壁片帮造成人身事故，及考虑尽可能在降低材料消耗的情况下，支护时挂设单层金属网片时，开切眼两侧网边自棚梁处下垂至底板1m位置处。三分层开切眼永久支护示意图如图2所示。

图2三分层开切眼永久支护示意图

3.2支护效果

从支护后巷道变形量分析，三分层开切眼在没有施工帮锚的情况下，矿山压力无明显显现，两帮移近量为零，煤壁完整无裂隙，且未发生变形、片帮等现象。支护效果明显，与次分层相比优越性突出。

4改进后新支护方法的优点

4.1安全方面

（1）根据白芨沟采区地质构造及煤岩特性，充分利用压力稳定、煤壁完整的优点，简化支护方式。

（2）掘进过程中，没了施工锚杆支护环节，只进行架棚与木垛支护，简化了施工工艺。

（3）在无帮锚支护的条件下，将两帮金属网下垂至底板1m位置处，防止后期煤壁受压片帮。

4.2技术方面

（1）三分层开切眼支护方式为圆木棚梁配合单体液压支柱棚腿、木垛联合支护，减掉帮锚支护，简化了支护方式，提高综掘生产单进水平。

（2）同等条件下在安全系数不变时，依据地质条件的优越性，通过安全技术创新，使设计更加趋向合理化，减少材料投入及劳动强度。

4.3经济方面

通过010202工作面开切眼次分层与三分层掘进支护方式及材料投入比较，按照开切眼设计长度230m计算：

（1）材料投入方面，改进后锚杆节约151.7元/m、木托盘节约215.2元/m、树脂药卷节约24.8元/m、金属网多投入11.3元/m，共计节约380.4元/m，节约材料8.75万元。

（2）掘进进尺方面，改进后每班多增加1个循环，按照综掘“四六制”（一班检修、三班掘进）生产作业方式、每月生产天数平均25天及每架棚棚距0.6m计算，每月多掘进45m。

5改进后适用条件及施工措施

（1）巷道两帮不打设帮锚适用于煤层硬度较大、煤壁完整及节理发育不大等良好状态的架棚支护巷道内。

（2）巷道掘进时，必须确保煤壁平直完整，巷道支护满足设计要求。

（3）掘进巷道工程质量必须符合质量标准规定，消除超挖等现象。

（4）施工过程中，当煤壁松软或裂隙发育时，及时补打锚杆加强支护。

（5）补联网时必须做到扣扣相连，确保金属网片的完整性，防止受力撕裂。

结束语：通过对分层开采金属网假顶下大断面开切眼支护技术的研究及分析，优化支护方式，简化施工工序，进一步合理利用工时，提高了单进水平和劳动效率，降低经济成本，具有较高的经济效益，为煤矿安全生产和减亏增益提供技术保障。

参考文献：

[1]苏利平，王永国.综采开切眼特大断面网下掘进顶板管理技术[J].煤矿开采，2004，9（4）：48-49.

[2]王红胜，陈勇，张东升，王旭锋.大断面开切眼联合支护及效果分析[J].煤炭科技，2010，36（9）：57-58.

[3]马建红.大断面切眼掘进的联合支护技术[J].山西焦煤科技，2009，（2）：5-6.