煤矿开采孤岛工作面支护技术应用研究

煤矿开采孤岛工作面支护技术应用研究

石磊贾坤

平煤股份二矿  河南平顶山  467000

摘要：在煤矿开采过程中，孤岛工作面进回风巷属于严控掘进巷道，在该类型巷道应用时，很容易受到四周采空区采动因素带来的不良影响，导致严控巷道的应力以及支撑应力都会呈现出一系列的变化。长此以往会增加巷道的变形，甚至严重时还会直接威胁到工作面的掘进等。所以要正确利用孤岛工作面支护技术，为开采效率和质量提供保证，避免引起安全事故。为分析孤岛工作面支护技术的应用，本文结合工作基本概况，提出运输巷初次支护设计要点、加强支护体系护表能力、巷道二次补强支护等应用策略，以期为提高孤岛工作面支护技术应用水平提供参考。

关键词：孤岛工作面；支护技术；应用对策

引言

本文结合实际工作中该孤岛工作面的现状，为波正孤岛工作面支护技术的合理利用，在具体实施环境要根据不同细节，对支护技术的应用要点进行合理管控，这样才能够将孤岛工作面支护技术的应有作用体现出来。

1 工程基本概况

某矿以倾向布置为主，属于孤岛工作面，其中工程各项参数，如表1 所示。

表1 工程基本概况

该孤岛工作面的东侧、西侧以及南侧分别是该矿的10303、10305 以及相邻矿14310 的工作面，目前已经完成回采工作。对该工程基本概况展开分析时，发现10304 的工作面主要以亮煤、镜煤等为主，煤层的整个结构较为复杂，其中底板3 m 左右的发育厚度为1.2 m，同时煤层的厚度在8 m 左右，普式的厚度则在2.5～3 m 范围内。3#煤是以软煤为主，具有性脆的特点，其节理裂隙势必会导致巷道的成型以及围岩稳定性等受到不良影响。需要注意的是直接顶、直接底的强度一般较低，所以遇水之后很容易出现不同程度的膨胀或者崩解等问题，无法为巷道的稳定性提供保证。在顶硬岩的岩性基础上，可以直接延伸到相邻的工作面顶板当中，在区段的煤柱当中，形成的高应力较为集中。结合10304 工作面顶底板目前的情况，其基本顶的岩石以中砂岩为主，平均厚度为11.2 m，多数是以浅灰色为主，其中还包括部分植物化石，呈现出裂隙的发育状态。除此之外，直接顶则是以粉砂岩为主，其平均厚度为2.15 m，其存在水平层理偶有裂隙。而直底则是以平均厚度为5.05 m 的粉砂岩为主，其岩性为灰色，有黏土的性质特征。

2 孤岛工作面支护技术的应用

2.1 合理设计运输巷初次支护要点

通常在运输巷中，会选择利用锚网支护技术，而在顶部位置，则可以选择利用无纵筋的螺纹钢树脂锚杆以及锚索等，结合梯形的钢带或者金属网等，以此来达到良好的支护效果。结合巷道的梯形断面尺寸，在不同的位置处，合理利用支护技术，沿着空侧，或者临近的采空区，其净煤柱的宽度控制在3.2 m。需要注意的是要对锚网的排锯、钢带孔距等进行合理的布设，结合运输巷的要求，设置为902、955 mm，利用7 孔的梯形钢带，以垂直的巷道掘进方式进行合理设置。在金属网设置中，利用8#的铁丝编织而成，同时利用无纵筋的螺纹钢作为顶板，同时还要利用树脂锚杆，在帮部位置，利用等强的螺纹钢树脂锚杆，沿着空测要求，选择利用皮带梯，配合帮部锚杆进行操作，这样有利于保证护表能力得到提升。孤岛工作面支护技术应用时，要根据运输巷的实际情况，合理选择不同的支护形式，无论任何一种形式都需要遵循2 排1 个循环设置的原则，在循环一排之后，利用锚索布置，顺着施工方位，在经过钢带的左侧第3 根锚杆孔以及第4 根锚杆孔之后，可以直接替换掉锚杆。在循环第二排时，可以利用锚索来布置，需要注意的是布置时要按照施工的方向，在经过钢带左侧第1 根锚杆孔、第7 根锚杆孔后，直接替换顶锚杆。

2.2 加强支护体系护表能力

为保证孤岛工作面支护技术的应用，需要加强对锚杆预紧力重视，保证帮部皮带梯以及大型锚杆螺帽等方式可以得以合理利用，这样有利于不断扩大支护体系护表面积。更为重要的是在大埋深区域范围内，锚杆应用压环，有利于提高其抵抗变形能力。预紧力是锚杆支护中非常重要的参数之一，有利于保证支护效果的提升，而对于手持式的锚杆施工机具来说，很难提供较大的预紧力，尤其是在针对顶部的锚杆安装时，需要保证锚杆的钻机、锚杆相互之间都可以利用锚杆螺母安装器，这样做的目的是促使扭矩得以增加，同时还可以降低转速，保证预紧力得以及时的转变。如果埋深较大，或者处于局部地段，可以结合实际情况的不同，直接将顶部的锚杆帽进行调整，可以利用大型的锚杆帽，在正常施工的基础上，直接增加锚杆帽或者钢带接触面积，这样有利于避免其受到压力影响之后，出现锚杆拉穿钢带等诸多问题。除此之外，帮部锚杆方面，可以利用锚杆托盘，比如200 mm×200 mm 规格大小的托盘，借助胶带的作用，促使单根的锚杆可以联系在一起，这样有利于扩大帮部的支护面积。同时，在临近切眼600 m 左右的区域位置，可以选择利用单泡压环的方式作为锚杆，双泡压环则作为锚索，此时一旦巷道出现严重的变形问题，那么势必会将压力传递到压环当中。压环在受到压缩影响后会逐渐吸收变形，导致巷道的变形量以及锚杆的延展力较低，很容易出现崩断失效的问题。

2.3 强化巷道二次补强支护

结合孤岛工作面支护技术的应用要点，在该10304 运输巷支护中，如果是在切眼580 m 的范围内，巷道的实体煤帮侧应当选择利用注浆锚杆以及恒组锚索等，这样才能够从中获取到相对良好的加固效果，保证浅部破碎区域范围内的媒体承载力得到强化，在整个深部弹性区媒体中可以实现固定处理。沿空测煤柱方面，利用注浆锚杆以及锚索等进行加固处理，有利于满足胶结小煤柱破碎媒体等方面的需求，促使其承载力得到强化。

在顶板支护中，选择利用U 型钢以及锚索进行支护处理，这样有利于保证顶部的厚煤层顶板得到有效防护。在操作中，实体煤侧应当选择利用注浆锚杆以及恒组锚索来进行支护处理，需要注意的是在该环节支护施工时，可以将注浆锚杆与恒组锚索等保持交替施工的状态，促使注浆的锚杆长度以及排距等都可以得到合理设置，一般分别控制在3、2 m 左右即可。恒组的锚索长度、排距则分别控制在5.2、1.8 m即可。另外，沿着空侧选择利用注浆锚杆以及注浆锚索的时候，要结合实际需求，对其进行加固处理，注浆锚杆的长度以及隔排施工排距分别控制在2.8、5.2 m。对于恒组的锚索长度以及排距则以5.2、3.5 m 的标准即可。另外，加强对二次支护材料使用性能的管控力度，选择利用钢绞线时，其可以直接通过多股的螺旋肋预应力钢丝制作而成，而单根的钢丝延长率需要控制在10%以上，其中钢索的破断强度以及破断力分别控制在1 780 MPa、380 kN 之上即可。锁体中主要以树脂锚固、注浆锚固等组合而成，树脂锚固段当中的钢绞线属于实心钢筋，可以达到树脂端锚的作用。注浆锚固段的钢绞线则是以空心管为主，所以可以保证注浆加固的效果。需要注意的是在注浆锚杆体方面，一般选择利用Q345 级以上的无缝钢管，同时还要借助热轧工艺，促使其可以逐渐形成具有连续性特征的梯形螺纹，保证其外径、壁厚等各项参数得到合理管控。在注浆料使用方面，通常利用高强无机注浆料，其本身具有微膨胀的特征，膨胀率大概为0.2 左右，早期的强度通常较高，具有非常明显的流动性、触变性等特征，与媒体之间的粘结性普遍比较好。

二次加固注浆过程中，为保证支护效果，需要注意的是将其压力控制在3.2 MPa，锚索的平均注浆料则控制在15 kg/条。与此同时，还要针对锚杆的平均注浆料进行合理管控，一般在8 kg/条，在注浆锚杆拉拨抽检破坏试验中，不难看出拉拔力在达到60 kPa的时候，其可以实现拉力的最大量程，此时并不会出现锚杆破断等问题，有利于为孤岛工作面的支护效果提供保证。

3 结语

总之，不同路径的实施有利于保证孤岛工作面支护效果的强化，避免巷道围岩出现严重的变形问题。所以在孤岛工作面支护技术应用时，要从多个角度，保证支护体系护表能力得到强化，同时还要加强对运输巷道初次支护、巷道二次补强支护等各环节支护施工的重视，避免对小煤柱造成破坏影响，以此来提高孤岛工作面的支护效果。

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