第３Ｏ卷第１０期 ２０１ ０年１ ｏ月 文章编号：１６７２—５０５０（２０１０）１０—００６１—０４ 山西煤炭ＳＨＡＮＸＩ ＣＯＡＬ ＶＯｆ．３Ｏ ＮＯ．１０ Ｏｃｔ．２Ｏ１Ｏ 锚网喷注支护技术在软岩巷道的应用 郑志伟，胡祖林 （贵州水城矿业集团有限责任公司，贵州六盘水５５３００９） 摘要：软岩、松软破碎厚煤层巷道支护问题一直困扰煤矿的发展。汪家寨煤矿对软岩、松软厚煤层巷道支护 技术进行了研究，得出锚网喷注联合支护技术最适用于软岩、松软破碎煤层巷道的支护，并成功应用该技术，取得 良好效果。 关键词：松软破碎厚煤层巷道；锚网喷注；优越性； 中图分类号：ＴＤ３５３ 文献标识码：Ａ １ 概况 汪家寨煤矿位于六盘水市钟山区汪家寨镇境 内，井田处于大河向斜中段，单斜构造。井田范围在 地理坐标东经１０４。５１ ～１０４。５２ ，北纬２６。３７ ～层结构复杂，其余煤层结构简单。煤的硬度普氏系 数厂＜３，属松软煤层。 汪家寨井田范围内，煤系地层岩体在工程作用 下均产生明显塑性变形属软岩［ ］，煤层属松软破碎 煤层。软岩的特征是［ ］：极易风化破碎，遇水极易变 形、崩解、膨胀。为了开采，绝大部分巷道布置于煤 系地层的软岩内或松软破碎的煤层内，给巷道支护 ２６。４５ 之间；走向长７．８３ ｋｍ，倾斜宽２．５４ ｋｍ，面 积１９．８８８ ｋｍ 。井田内煤（岩）层倾角８。～２５。，煤 系地层属上二迭纪，含煤３０余层，分为上、中、下三 个煤层组，可采及局部可采煤层１１层，由于下煤组 较远而未开采，目前只开采上、中两个煤组。汪家寨 煤矿由平硐、斜井两种开拓方式的两对自然井组 带来极大的困难。 ３地质构造情况和支护的发展 井田内地质构造复杂，主要地质构造是断层，少 成，２００６年矿井核定生产能力为２７０万 ａ，其中：平 硐井１５０万妇，斜井１２０万 。 见褶皱。断层纵横交错，断层密度为每平方公里１５０ 条～１８０条，小断层特别发育，构造对巷道支护的影 响很大。 ２煤系地层及煤层特征 ２．１煤系地层及煤层顶底板岩性 井田内出露的地质系统，以上二迭纪宣威组煤 汪家寨煤矿巷道支护经历了四个阶段：砌碹 支护阶段，棚式支护阶段，锚网支护阶段，联合支 护阶段。 系地层和三迭系飞仙关组、永宁镇组及关岭组等地 层为主，煤系地层层积岩相类型为海陆交替相。煤 层顶板岩性为泥岩或泥质粉砂岩。煤层底板岩性以 褐色粘土岩为主。 ２．２煤层特征 ４锚网喷注技术在松软破碎厚煤层巷 道中的应用 以汪家寨煤矿Ｐ４１ １０２里运巷为例。设计长度 ５１６ Ｉ１３，在Ｃ４０９煤层中掘进，煤层均厚６．８ ｍ，煤层倾 角平均１ ２．５。，顶板为深灰色泥岩或泥质粉砂岩， 厚度１．８ ｍ～３．０ ｍ，含大量的菱铁矿结核，风化后成 可采煤层均厚为０．８ ｍ～７．０ ｍ不等，最厚煤层为 Ｃ４０９（即１１号层），煤层厚３ ｍ一１３ ｍ，平均厚７．０ ｍ 左右，为主采煤层。倾角为８。～２５。。煤的变质程度 中等，以气煤、肥煤、焦煤为主。煤层结构为Ｃ４０９煤 白色，含丰富的腕足类动物化石，泥质胶结，往上为 收稿日期：２ＯｌＯ一０７—２３ 作者简介：郑志伟（１９６５一），男，汉族，大学本科，高级工程师，从事煤矿安全、生产、技术管理工作。 ６ｌ 山西煤炭ＳＨＡＮＸＩ ＣＯＡＬ 第３０卷第１ｏ期 灰白色砂岩；底板为灰白色粘土岩厚０．２ ｍ，向下为 粘土质粉砂岩或细砂岩；巷道掘进时，沿底板留０．５ ｍ的底煤掘进。决定选择锚网喷注联合支护方式， 按巷道围岩松动圈支护理论设计方法中的大松动 圈支护机理 ］设计及注浆对锚网喷支护组合拱 ］ 补强加固。 ４．１支护设计 １）断面及其形状：巷道断面为净宽４．５ ｍ，净高 ３．７５ ｍ，拱基线高为１．５ ｍ，半圆拱形断面，ＳＪ＝１４．７ ｍ２，Ｓｊ＝１５．８１ ｍ 。 ２）支护设计：拱顶部分采用５根西１５．２４ ｍｍ× ６３００ ｍｍ的锚索支护，锚索间排距为１０００ ｍｍ ｘ ８００ ｍｍ，辅以 ６．５ｍｍ钢筋加工的规格为１ ４００ｍｍ ｘ ９００ ｍｍ、１００ ｍｍ ｘ １００ ｍｍ见方网格的钢筋网支护， 每孔用３节Ｋ２３３５树脂药卷。锚索支护往下至墙脚 用西２０ｍｍｘ ２５００ｍｍ的树脂锚杆支护，锚杆间排 距８００ｍｍ ｘ ８００ｍｍ，辅以西６．５ ｍｍ钢筋加工的规 格ｌ ４００ ｍｌＴｌ Ｘ ９００ ｍｍ、１００ ｍｍ Ｘ １００ ｍｍ见方网格 的钢筋网支护，每孔用２节Ｋ２３３５树脂药卷。注浆 用 ２２ｍｍ×１ ８００ｍｍ的注浆管注浆，注浆管间排 距１ ６００ｍｍｘ １ ６００ｍｍ，用Ｋ２３３５树脂药卷进行封 孔，封孔长度不低于４００ ｍｍ，注浆用水泥４２５号普 通硅酸盐水泥，水泥和水的配合比为水泥：水＝１： ４（重量比）。喷浆厚度设计为１００ｍｍ，水泥和砂子的 配合比为水泥：砂子：１：２．９（体积比）；喷浆厚度以 注浆时不往外漏浆为原则，否则必须加厚喷浆厚 度。支护断面图，见图１。 ５・７３ｍ￣， ４ ，ｍｍ 图１支护断面图 ４．２施工 １）工艺流程为破岩一锚杆（索）挂网支护一安 装注浆锚杆一喷射混凝土一注浆。破岩：采用预留 ６２ 围岩松动圈爆破方式进行破岩，即周边眼布置在巷 道轮廓线向移５００ ｍｍ处打眼爆破，爆破后采用手 镐将松动圈开挖成形，保证断面成形，为锚网喷支 护打下良好断面形状基础。锚杆（索）、网的施工：锚 杆、锚索的间排距必须严格按要求施工，托盘必须 紧贴岩面，锚杆锚索角度必须符合要求，外露不超 过规定，使用树脂药卷数量必须充足，网必须钩联， 以确保支护的整体性。注浆管的安装：严格按设计 布置、眼深适当，封孔长度必须符合规定要求，注浆 杆尾的丝扣必须用布等包扎保护好。喷浆：喷浆厚 度必须达到设计要求，且不得出现孔洞，看出现喷 浆被压裂时，必须复喷，确保不漏浆，喷浆后７２ｈ洒 水养护。注浆：注浆压力设计为３．０ ＭＰａ。当注浆压 力达到３．０ ＭＰａ时停止注浆，注浆时人员不得站在 注浆锚杆轴线４５。范围内，防止注浆管拔出伤人。 ２）质量监控：当班施工人员必须如实填写隐蔽 工程记录表，对整个施工进程如实作好记录，保证 每个环节的隐蔽工程质量均有资料可查。当班安检 员监督好现场施工质量，并如实填好班评估表，对 不合格的工程必须监督返工，并作好记录。技术部 门要做好拉拔力实验。必须做好日常的巷道变形监 测，主要采用简便、易读、具备直观视觉显示功能的 顶板离层指示仪进行监测，顶板离层仪每隔５０ ｍ安 装一个；正常情况下，每旬读一次数；发现变形较快 时，每天读数。 ３）二次加固支护：一但在日常监测中发现顶板 变形量大、超过１００ ｍｍ，必须立即采取补打锚索方 式进行加固，二次加固选用 １５．２４×８ ３００ ｍｍ的锚 索补支、补喷、补注。不得采用放掉网兜、放顶等方式 进行加固，防止围岩应力平衡受到更大的破坏。 ５．３支护效果及优越性分析 采用锚网喷注支护后的Ｐ４１１０２里运巷，竣工 ｌ２个月后，巷道未见明显变形，顶板离层仪读数未 发生改变，支护效果明显。同类条件巷道，采用棚式 支护时，修复周期在２个月～３个月；采用锚网喷注 支护，第一次修复时间为６个月～８个月。经分析， 锚网喷注支护的优越性如下： １）可改变围岩受力状态，变被动支护为主动支 护。巷道开挖后，围岩受力状态发生改变；当打人锚 杆与围岩相互作用，围岩受力状态又发生改变，注浆 使围岩胶结成整体，有效地形成补强组合拱，且使原 第３０卷第１０期 ２０１０年１０月 ＶＯＩ．３Ｏ ＮＯ．１Ｏ 山西煤炭ＳＨＡＮＸＩ ＣＯＡＬ ｏｃｔ．２０１Ｏ 来是端头锚固的树脂锚杆支护变为全长锚固，还使 喷体壁后得到充实，避免出现应力集中。喷浆可以封 闭围岩，使围岩不受风化，加固煤（岩）体，让托盘与 煤（岩）面一直保持紧贴状态，达到锚固力长期作用 于煤（岩）面的效果，且喷体也有一定的支承能力。 ２）减少巷道的维护量，锚网喷注支护能及时加 固围岩，减少围岩变形，防止顶板离层和片帮，有利 成本。Ｃ４０９煤层采用“Ｕ”型钢可缩性支架支护时， 一次性材料投入（按１５．８１ ｍ 断面计算）约６ ８００元 ／ｍ，而同等断面的Ｐ４１ １０２里运巷采用锚网喷注支 护工艺，一次性材料费投入为２ ２００元／ｍ，每ｍ节 约４ ６００元。维护成本Ｐ４１ １０２里运巷需投入少量的 锚索维护或不维护，就可使用到服务年限；若用“Ｕ” 型钢可缩支架支护时，修复周期按３个月、服务年 限按２年、“ｕ”钢可缩支护的折旧率按３０％计算， 每修复一次增加约２０００元／ｍ．次的材料投入，则可 以再节约１６ ０００元左右。修复时投入大量的劳动 力，劳动力也需投入４００元／ｍ．次的工资，还需增加 ３２００元／ｍ的维护工资成本。 ５．４保证锚网喷注支护技术成功的关键环节 于改变巷道支护状态，保持巷道长期稳定，从而减 少巷道的维护量。 ３）消除安全隐患。采用锚网喷注支护技术，可以 消除棚式支护的不安全因素，例如封闭填充裂隙而 控制自然发火和减少下上隅角回棚等不安全因素。 ４）降低上、下巷及上下端头的劳动力投入，有 利于很好地组织生产。采用锚网喷注支护，可有效 地控制推采超前压力对巷道的破坏，减少超前维护 １）巷道断面的成形：施工中必须确保巷道断面 成形，断面尺寸误差控制在规定值内，保证锚杆 （索）网支护作用最大发挥。２）喷浆工艺：喷浆工艺 使围岩及时得到有效封闭，不受风化崩解及与水隔 开，保证围岩稳定，确保锚杆（索）支护长期发挥作 用，也是注浆的基础工作。因此，喷浆必须紧跟迎 头。３）锚网支护必须严格按质量标准施工，锚杆支 护必须墙脚防止漏空现象。４）注浆工艺是隐蔽工 的工作量，上、下端头不需要替换棚工艺，从而减少 用于超前维护、替换棚、回收隅角的劳动力，提高劳 动效率，赢得更多的开机出煤时间，提高工作面的 单产，有利于高产、高效矿井的建设。 ５）有利于提高掘进速度。锚网喷注的巷道维护 量小，减少工人运送棚子的劳动强度，保证运输排矸 系统的畅通，从而加快掘进速度，大幅提高单进。 程，必须严格监控，否则将达不到应有的补强支护 效果。 Ｐ４１ １０２里运巷与同类棚式支护巷道相比，单进提高 约３０％，从原来的７０ｍ左右提高到平均９０ｍ左右。 ６）减少辅助运输量及工人劳动强度。锚网喷注 支护材料重量只是棚式支护材料重量的２０％左右， ６ 结束语 根据汪家寨煤矿掘进及修复巷道的经验，在软 岩、松软破碎厚煤层巷道中采用的各支护方式中，锚 网喷注支护的操作简便、效果最好、安全性能最高、 经济指标最合理，因此锚网喷注支护技术应作为煤 矿软岩、松软破碎厚煤层巷道支护的首选技术。 可以大幅减少工人运输的木材、型钢等材料，从而减 轻劳动强度，提高劳动效率，减少辅助运输工作量。 ７）降低支护及维护成本。采用锚网喷注支护可 以大幅节约钢材、木材等支护材料，从而降低支护 参考文献 ［１］何满潮，孙小明．中国煤矿软岩巷道工程支护设计与施工指南［Ｍ］．北京：科学出版社，２００４ ［２］何满潮，邹正盛，邹友峰．软岩巷道工程概念［Ｍ］．北京：中国矿业大学出版社，１９９３． ［３］何满潮，孙晓明，景海河．软岩工程力学［Ｍ］．北京：科学出版社，２００２． ［４］何满潮，袁和生，靖洪文，等．中国煤矿锚杆支护理论与实践［Ｍ］．北京：科学出版社，２００４． Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｏｌｔ ａｎｄ Ｇｒｏｕｔｉｎｇ Ｓｕｐｐｏｒｔ ｉｎ Ｓｏｆｔ Ｒｏｃｋ Ｒｏａｄｗａｙ ＺＨＥＮＧ Ｚｈｉ－ｗｅｉ．ＨＵ Ｚｕ－ｌｉｎ （Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｓｈｕｉｃｈｅｎｇ Ｍｉｎｅ Ｇｒｏｕｐ，Ｌｉｕｐａｎｓｈｕｉ Ｇｕｉｚｈｏｕ ５５３００９） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｕｐｐｏｓｉｎｇ ｆｏｒ ｓｏｆｔ ｒｏｃｋ ａｎｄ ｓｏｆｔ ｂｒｏｋｅｎ ｔｈｉｃｋ ｃｏａｌ ｒｏａｄｗａｙ ｈａｓ ａｌｗａｙｓ ｂｅｅｎ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ６３ 囡圜 山西煤炭ＳＨＡＮＸｌ ＣＯＡＬ 第３０卷第１０期 ｎｒａｃｉｌｃａ｝Ｔｅｏｈｎ｛０ｕｅ ｌｉｍｉｔｉｎｇ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｉｎ Ｗａｎｇｊｉａｚｈａｉ ｍｉｎｅ，ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｏｌｔ ａｎｄ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｓｕｐｐｏｒｔ ｗａｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｏ ｂｅ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏ— ｇＹ ｈａｓ ｂｒｏｕｇｈｔ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅ ｂｅｎｅｆｉｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｏｆｔ ｂｒｏｋｅｎ ｔｈｉｃｋ ｃｏａｌ ｒｏａｄｗａｙ；ｂｏｌｔ ａｎｄ ｇｒｏｕｔｉｎｇ；ｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙ 编辑：刘新光 （上接第５Ｏ页） 的瓦斯。见图４。 作面、回风流、上隅角的瓦斯，利用工作面长钻孔能 大幅度提高钻孔的使用率，见图５。 胶带顺槽 淤 ）鲢 ＂Ｉｔ－ —● ＿． －． ＿． 嚣 薄 磷 蛰 ＞｝ 磷 ：跳 撼 孽 最ｉ ＞＿ 礴 菱 凳燧■ ｊ ： －Ｊ 距煤层项板３０—４Ｏｍ 褰 芦 （尝 ，－， ／ ，刚 曛糟 图４高位层抽放孔示意图 Ｊ 图５平行工作面抽采孔示意图 利用千米定拐弯位钻机，在综采工作面的保护 煤柱处，平行工作面走向施工邻近层抽采孔，钻机 开孔后抬高３０ ｍ～４０ ｍ，然后拐弯向工作面打６００ ｍ ８００ｍ的钻孔，每个工作面布置８个一１０个孔， 若千米长钻孔实际抽放效果明显，逐步试验取 消岩层专用排瓦斯巷及高抽巷。实现理想的“Ｕ”型 抽采工作面采空区、裂隙带内的瓦斯，从而降低工 通风方式，最大限度的降低生产成本。 Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｇａｓ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｉｎ Ｂａｉｙａｎｇｌｉｎｇ Ｍｉｎｅ ＰＡＮＧ Ｄｅｎｇ－ｙｕ ｆＳｈａｎｘｉ Ｓｔａｔｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ Ｃｏｒｐ．Ｘｉｙａｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏ．，Ｘｉｙａｎｇ Ｓｈａｎｘｉ ０４５３００） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｇａｓ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ａｎｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎ Ｂａｉｙａｎｇｌｉｎｇ ｍｉｎｅ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ ｏｆ ｇａｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ．Ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ ｒｏａｄｗａｙｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｐｒｅｖｅｎｔｅｄ ｔｈｅ ｇａｓ ｏｕｔｂｕｒｓｔ．Ｔｈｅ ｇａｓ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇａｓ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ；ｇａｓ ｏｕｔｂｕｒｓｔ；ｇａｓ ｌａｎｅ ｒｅｓｅｒｖｅｄ ｆｏｒ ｃｏａｌ／ｒｏｃｋ；ｇａｓ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ 编辑：刘新光
