阶状断面和组合锚杆在开双切眼中的研究应用

 　　0引言

　　综采工作面开切眼时所需尺寸较大，一般宽为6-6.5m，高2.5-3m，切眼机窝及进综采支架交岔口处断面更大，给顶板支护带来一定的困难，从十号井庚组采区实际揭露情况来看，庚组煤层构造较多，尤其是封闭型构造处顶板会形成复合顶板，一旦出现掉顶事故，后果不堪设想。加上采面为仰采，切眼沿走向布置，煤层厚度平均2.2m，煤层倾角平均13°左右，造成切眼施工时上帮明显超高的现象，不利于支架安装（支架升高后最大高度为2.5m）。

　　对庚组采区首个仰采综采工作面开双切眼时采用组合锚杆支护，将沿走向布置的双切眼分两次推进形成阶梯状断面，解决综采支架安装问题。顶板由两组锚网钢带交叉支护，形成复合支护，分别由钢带的拉紧力在顶板上产生压应力，形成挤压加固带，这样就减少了顶板的弯曲下沉，安全可靠。

　　1工程概况

　　十号井庚20-11050综采工作面总工程量为1800m，其中切眼长200m，沿走向布置。巷道布置在庚20煤层中，庚20煤层平均厚度2.2m，属复杂结构，中间夹矸3层，厚度0.2-0.7m不等，煤层倾角平均13°。直接顶石灰岩，普氏系数f=8-10，局部层理较为发育，厚度平均4.5m，直接底为黑灰色泥岩及砂质，厚度平均为3.4m。该区域地质条件复杂，西部及北部均有落差大于7m的正断层，局部受矿压及构造影响，顶板较为破碎，有离层现象，但大部分顶板较为完整，无明显的节理，其地质柱状图见图1。

　　2方案设计

　　2.1方案研究方案确定前，我们首先要考虑解决下几个方面的问题：一是该切眼沿走向布置，顶板倾角平均13°，局部可达15-18°，势必造成靠近停采线的一帮支护难度加大，所以要加强巷高和上帮的管理；二是由于切眼沿走向布置，综采支架安装到位，支架升高后最大高度2.5m距顶板空顶面积较大，需对超高空顶部分进行支护，给安装工作带来一定难度，所以应考虑所采用的断面能够满足安装和生产的需要；三是双切眼断面较大，如果采用一次成巷手段，虽然是庚组顶板，强度较大，但巷道跨度最大处达6.5m左右，支护难度会显著增加，施工进度会降低，影响单进提高，同时加大巷道暴露时间，延长准备工期，降低工效，不利于快速施工和安全管理。而且工作面系统形成会推迟，给安全管理带来潜在的隐患，不利于安全管理。

　　2.2方案确定一是采用组合锚杆+W钢带进行支护两次成巷，先按靠近停采线一侧施工，施工巷道净宽3.5m，以上帮为准高度为2.6m，断面为矩形，首先确定将来综采支架升高后高度满足需要，对下帮采取破底不破顶的方法，保证了顶板的完整性，利于顶板支护；二是施工速度会显著增加，每班正常施工达3.2m，采面系统会早日形成，安全上有保证。待巷道贯通后，进行二次刷帮扩大断面施工，可以进行平行交叉作业，施工速度大大提高，二次刷帮时采用矩形断面，最终断面形状为阶状矩形，全断面上帮高2.6m，下帮高2.0m，不仅解决了综采支架安装和运输问题（安装综采支架时台阶处仅需垫3-4根方木即可将综采支架调整到位），同时安装速度和质量及安全程度上会大大提高与加强；三是采用两次成巷缩短了顶板的暴露时间，准备工期也减少10-15天左右的时间。而且是采用组合锚杆支护，双切眼分两次推进，顶板由两组锚网钢带交叉支护，形成复合支护，分别由钢带的拉紧力在顶板上产生压应力，形成挤压加固带，这样就减少了顶板的弯曲下沉，安全可靠。

　　2.3支护方式确定顶板采用L=2.2m，Φ22mm的左旋无纵筋树脂锚杆（KMG335），两帮采用L=2.0m，Φ20mm的玻璃钢锚杆，帮、顶板锚杆间排距为800mm×1200mm；W钢带长3.5m和2.6m两种，中间分别为五孔和四孔两种型号。阶梯状矩形断面和双切眼支护断面图见图2，顶板锚杆、W钢带布置示意图见图3。

　　3施工方法

　　采用组合锚杆+W钢带进行支护两次成巷，采用爆破法掘进，切眼分次施工。先按靠近停采线一侧施工，施工巷道净宽3.5m，以上帮为准高度为2.6m，断面为矩形，待巷道贯通后，进行二次刷帮扩大断面施工至设计断面，二次刷帮时采用矩形断面，最终断面形状为阶状矩形，全断面上帮高2.6m，下帮高2.0m。

　　两帮支护施工工序是：刷帮—打锚杆眼—挂网—打紧锚杆。两帮锚杆采用Φ20×2000mm玻璃钢锚杆，人工手镐或风镐刷齐，并及时用锚网贴紧煤壁支护（第一次施工时下帮刷成倒梯形，防止片帮，如遇片帮处及时用Φ20×2000mm圆木或单体液压支柱护帮）。