Research and Application of Support Technology for Large Embedded Depth and High Ground Stress Uncovering and Passing through Outburst Coal Seam
任依朴 REN Yi-pu；吴建辉 WU Jian-hui；李东洞 LI Dong-dong
（中平能化集团八矿开二二分队，平顶山 467001）
（China PingMei ShenMa Group Eight Mine 22 Team，Pingdingshan 467001，China）
摘要：在岩层中掘进巷道后，免压圈内的顶板岩石由于s重力的作用，开始下沉，岩层与岩层之间的粘结力会削弱而产生脱开或离层的现象，此时采用锚网索支护把顶板岩石联在一起，防止各岩层粘结力的削弱和岩层的分离，减少顶板的弯曲下沉。
Abstract: After excavating the roadway in the rock stratum, the roof rock in the pressure-free ring begins to sink due to the action of s gravity, and the bond between the rock layers is weakened, resulting in the phenomenon of disengagement or separation. At this time, the anchorage of the roof plate is used to support the roof rock together to prevent the weakening of the adhesion of each rock layer and the separation of the rock formation, and reduce the bending and sinking of the roof.
关键词：锚网索喷；永久支护；揭煤工作面
Key words: anchor net spray；permanent support；uncovering coal face
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）34-0177-02
0 引言
平煤股份八矿二水平己一采区中部，西起采区下山，东部临近己一、己五采区边界。根据附近钻孔及勘探线剖面综合分析，该工作面己15赋存煤层情况比较稳定，厚度一般在3.0～4.39m之间，平均厚度为3.5m；煤层倾角5～15°，平均10°。煤层直接顶板为砂质泥岩，厚约10m，中间含0.7m厚的细粒砂岩。直接底板为砂质泥岩，厚6-8m。己15煤层与己16、17煤层层间距为3.5m左右。
2014年12月，瓦斯研究所在己15-21030风巷低位巷外口70m、80m位置布置一组测试钻孔对该区域己15煤层的原始瓦斯压力、瓦斯含量进行测定，其中瓦斯压力为2.4MPa，瓦斯含量为12m3/t，超出突出危险临界指标。该工作面位于突出危险区，施工期间应严格按照突出危险工作面进行装备和管理。
1 己15—21030机抽巷设备道揭煤工作面基本情况
平煤股份八矿二水平己一采区己15-21030机巷底抽巷设备道设计工程量97.7m（前期建井处施工，现剩余工程量为74.5m；停头位置距己15煤层顶板法线距离约为5.6m），设计为半圆拱形结构，净宽4200mm，净高3200mm，采用锚网索喷支护，喷浆厚度为120mm。方位角为148°11′29″，先以平巷施工40.8m，然后按23°下山施工56.9m与机巷底抽巷贯通，其中23°下山施工8.3m处预计将揭露己15煤层，施工25.9m处预计将揭露己16-17煤层。从机巷底抽巷设备道底板距己15煤层顶板法线距离5m至己16-17煤层底板下2m的作业过程均属于揭煤作业（预计共计46.5m）。
根据施工中岩巷揭露情况及地质资料推测，揭煤位置地面对应标高+100m，己15煤层底板标高-846.4m，煤层埋深946.4m，煤层厚度3.2-3.5m，己15煤层顶板为3.0m的砂质泥岩，其上为3.0m的细砂岩，己15煤层与己16-17煤层之间夹矸岩柱为约3.5m的砂质泥岩。己16-17煤层底板标高-850.1m，煤层埋深950.1m，煤层厚度1.8-2.0m，底板为厚约4.75m砂质泥岩，其下为8.4m细砂岩，掘进方向上煤层倾角约5°。
2 连续揭、过己15煤层、己16、17煤层支护
2.1 锚网索喷支护设计理论
锚网索支护效果是通过悬吊作用、组合梁作用、围岩补强作用、挤压连接作用、挤压加固拱作用互相联系互相补充，共同作用的结果，而不是单独存在的。
悬吊：锚杆（索）将软弱岩层吊挂在上面坚固稳定的岩层上。即当巷道顶板为煤时，很容易脱落，但煤层顶板以上的岩石比较坚固。这时锚杆可以通过直接顶板到达老顶上（若锚杆长度不够，可以配合锚索使用），就像是“钉钉子”一样，把容易脱落的直接顶板“钉牢”在老顶上。
围岩补强：巷道深部围岩中的岩石是处于三轴受力状态，而靠近巷道周边的岩石则是处于二轴受力状态，后者的强度大大小于三轴的强度，故易于破坏而丧失稳定性。巷道围岩打锚杆后，有些岩石又部分地恢复了三轴受力状态，增大了他本身的强度；另外锚杆还可以增加岩层弱面的剪断阻力，使巷道周边围岩不易破坏和失稳。
通过锚网索支护后再进行喷混凝土同岩层紧密的结合，形成很高的粘结力，并能充填顶帮围岩的裂隙和凹穴。防止岩层松动和风化。
这种支护方案具有高强和早强的性能，能及时有效地阻止围岩的离层和松动，并和岩层共同作用来维护巷道，减少巷道变形量。
2.2 揭、过己15煤层、己16、17煤层锚索支护参数设计及穿楔布置
①当施工至巷道顶板为己15煤层顶板时，沿巷道顶板轮廓线，以俯角为-15°~-20°的前进方向加打5根穿楔，穿楔规格为Φ50×5000mm或Φ20×2400mm管缝锚杆。②施工每前进1.8m在顶板轮廓线上加打穿楔，直至己15煤层完全托在巷道顶板上，依据顶板情况可加打穿楔数量，加强顶板托煤支护。③当巷道顶板距己15煤层底板板1.2m时，施工每前进一排，将原支护锚索Φ17.8×6300mm，更换为Φ17.8×8000mm锚索，确保锚索锚固端在己15煤层顶板以上稳定岩层中不少于1.0m，每排不少于5根，间距700mm±100mm。④当巷道顶板距己15煤层底板2.8m时，施工每前进一排，将原支护锚索Φ17.8×8000mm，更换为Φ17.8×10000mm的锚索，确保锚索锚固端在己15煤层顶板以上稳定岩层中不少于1.0m，每排不少于5根，间距700mm±100mm。⑤当施工至巷道顶板为己16.17煤层顶板时，沿沿巷道顶板轮廓线，以俯角为-15°~-20°的前进方向加打穿楔，穿楔规格与过己15煤层顶板打穿楔一致。⑥当巷道顶板距己16.17煤层顶板2.0m时，施工每前进一排，将原支护锚索Φ17.8×10000mm，更换为Φ17.8×5000mm的锚索，确保锚索锚固端在己16.17煤层顶板以上稳定岩层中不少于1.0m，每排不少于5根，间距700mm±100mm。⑦当巷道顶板距己16.17煤层底板1.9m时，施工每前进一排，将原支护锚索Φ17.8×5000mm，更换为Φ17.8×6300mm的锚索，确保锚索锚固端在己16.17煤层顶板以上稳定岩层中不少于1.0m，每排不少于5根，间距700mm±100mm。⑧当巷道顶板距己16.17煤层底板3.2m时，施工每前进一排，将原支护锚索Φ17.8×6300mm，更换为Φ17.8×8000mm的锚索，确保锚索锚固端在己16.17煤层顶板以上稳定岩层中不少于1.0m，每排不少于5根，间距700mm±100mm。⑨当巷道顶板距己16.17煤层底板5.3m时，施工每前进一排，将原支护锚索Φ17.8×8000mm，更换为Φ17.8×4500mm的锚索，每排不少于5根，间距700mm±100mm。⑩巷施继续向前施工3.5m，工作面顶板锚索支护规格及长度恢复原支护设计，直至与己15-21030机巷底抽巷贯通（每1.4m补打2根Φ17.8×6300mm的锚索）。
2.3 锚网索喷支护标准及要求
①锚杆间距：帮、顶锚杆间距：700mm±100mm。②锚杆排距：700mm±100mm。③锚杆托盘须紧贴岩面，螺帽不得松动。④顶锚杆锚固力≥126kN；锚杆预紧力扭矩≥200N·m。⑤网搭接要求：顶网与顶网、帮网与帮网搭接长度均为不小于100mm；网与网之间必须由锚盘压紧；搭接处用12#铁丝连网并扎紧，连网间距不超过200mm。⑥锚杆角度：与岩面及巷道轮廓线夹角≥75°。⑦锚杆露出螺母长度：10mm～50mm。⑧两帮支护滞后工作面不得超过5排，滞后时间不得超过1天。⑨锚索露出索具长度：150～250mm。⑩锚索必须及时预紧，锚固力≥200kN。{11}水泥用425﹟硅酸盐水泥。{12}沙子用中粗沙或粗沙。{13}喷层厚度不得小于120mm，并保证成形美观，喷层密实，表面平整，无赤脚、穿裙现象。
2.4 锚索布置剖面图
锚索布置剖面图见图1。
3 现场施工管理
①每次爆破之后，要认真执行敲帮问顶，找掉活矸危岩。找顶工作前要先清理好退路，并有两人找顶，其中一人找顶、一人观察顶板。应从有完好支护的地点开始，有外向里，先顶部后两帮，依次进行。找顶时找顶范围内严禁其他人员进入。②点柱上方必须用大板接顶，点柱底根要打在实底上，不能打在实底上的要加垫木板。③锚网索支护最大空顶距不得超过1.0m，最小空顶距不得超过0.3m。④在带帽顶柱掩护下打锚杆作业，当所有锚杆施工完毕后方可拆除临时支护。⑤巷道每隔50m，建立一个顶板离层监测仪，并用记录牌板显示数据，深部基点为6m，浅部基点为4m，每次观测数据记录在牌板上。⑥认真做好巷道位移观测工作，采用十字测点法进行。每50m设一测点，其中顶板下沉量及下沉速度应控制在以下范围：10天平均位移量大于5mm/天或30天平均位移量大于3mm/天，必须分析原因、采取措施处理。⑦每300根锚杆，抽试一组锚杆，拉拔试验每组试验3根；每施工50m巷道，抽试一组锚索，拉拔试验每组试验2根。被检测的锚杆或锚索只要有1根不合格，再抽样一组进行试验。再不合要求，必须组织有关人员研究锚杆施工质量不合格的原因，并采取相应的处理措施。
4 支护效果及评价
应用实践证明，采用锚杆＋锚索（锚索长度根据稳定岩层厚度确定）+喷浆支护方式后，连续穿过两层煤体压力不明显，几乎无变形，满足了矿井生产需求。通过锚索与深部围岩相连，提高了次生承载结构的稳定性，同时调动了深部围岩的承载能力，使更大范围内岩体共同承载，提高了承载能力，有效降低了巷道服务期间返修率，保证了生产所需的有效断面。在大埋深、高地应力矿井中石门揭煤支护过程中全面推广应用，大大提高了经济效益和社会效益。
参考文献：
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