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超前支护技术实践(通过地质构造带)
摘要 ： 开滦集团）钱家营矿业公司采用管缝式锚杆作超前支护，有效地控制了顶板冒
落，成功地通过了多个地质构造带，加快了开拓巷道通过地质构造带的施工速度，缓解了开拓巷道衔接紧张的局面，总结出一条新型的通过地质构造带的有效途径
关键词：管缝锚杆 超前支护 实践（地质构造带）
开滦（集团）钱家营矿业公司是一个年产500万吨以上的特大型矿井，衔接较为紧张 开拓工程量较大。开拓巷道施工过程中经常会遇到地质构造带及压力集中区，给开拓施工带来极大困难。为了寻求一条有效的施工方法，我们使用管缝式锚杆做超前支护，取得了令人满意的效果。 1． 问题提出：
2002年二月我单位在施工十采区皮带山中部平巷段时，遇地质构造带，岩石层理较发育，顶板离层且呈块状。放炮后顶板难以控制，造成1.5---2.0高度的冒顶。给施工和生产带来了一定的难度。此皮带巷采用25U10.4m2金属拱型支架支护棚距0.5m。由于冒落
矸石较多增加了出矸量，支架顶部的冒落区还需用木料填实。劳动强度大，成本高，施工速度慢，而且存在一定的不安全因素。在这种情况下我们经过反复论证大胆采用管缝式锚杆做超前支护成功地通过了地质构造带，取得了令人满意的效果。 2． 工程及地质概况：
开滦（集团）钱家营矿业公司十采区皮带山是连通—600水平与—850水平的皮带
运输上山，中部有一平巷段，位于—710水平。中部平巷段长度***m巷道断面设计为直墙半圆拱型，巷道净宽***m，净高***m
此段巷道位于12煤层底版岩石中，岩性为浅灰色中砂岩，硅质胶结，断层发育。
上覆F****断层，落差****m。 3． 超前支护材料及机具
使用***型号气腿式凿岩机打锚杆眼；配一字型Φ42mm钻头；***mm厚钢板卷制
的管缝式锚杆，锚杆长1.8m，外径Φ43mm，缝宽14mm；自制专用锚杆推进器。见图1所示。推进器用短钻杆制作，一头是钎尾状，可安装在气腿式凿岩机机头卡套上。钻杆上套铆一个圆形顶盘，顶盘用厚度10mm的钢板制成，直径100mm。 图1 专用自制锚杆推进器
4． 作用机理及支护参数：
每次掘进前在工作面拱型支架梁上方紧贴棚梁向工作面斜上方打超前支护锚杆眼，
眼深不小于锚杆长度。打一个眼上一棵锚杆。锚杆的角度20°─30°，锚杆间距为0.3—0.4m。采用管缝式锚杆做超前支护，必须保证管缝锚杆超前控制长度大于每个循环掘进长
度至少0.3m以上。超前支护如图2所示
图2 管缝式锚杆超前支护示意
采用管缝式锚杆做超前支护，爆破后由于管缝锚杆超前控制长度大于每个循环掘进长度。管缝锚杆的顶部仍然有一部分锚固在岩层里，使得管缝锚杆不能转动并具有一定的锚固力，其尾部紧紧被棚梁托住，每个锚杆都起到一个桥梁作用，使得上部岩石不能离层脱落。
管缝锚杆的长度*超前仰角*以及掘进长度之间的关系如下：
L*cosA>=L1+L2+L3
A<=Arccos(L1+L2+L3)/L 其中：L------管缝式锚杆长度 m
L1-----掘进长度 m
L2-----爆破后超前锚固实体岩石水平投影长度 m L3-----锚杆被棚梁所托尾部水平投影长度 m
A------锚杆最大仰角 度
本工作面拱型支架棚距0.5m，计划每个循环两架，每次掘进长度L1为1.0m；自制管缝锚式杆长度L为1.8m；L3为0.11m；L2取0.5m。则A=26.5゜ 5． 施工工艺
采用三班作业制，每班两架棚，棚距0.5m，进尺1米。金属拱型支架型号为25U10.4m2。梁与腿搭接0.40m搭接处上两条卡缆，为保证支架间的整体性，支架间采用自制的铁撑子连接。每两架间不少于3道撑子，正顶布置一个，两侧卡缆处各布置一个。支架背后用水泥背板交叉插背。背板以上用少许木拌子背实。
施工工艺循环如下： 开工检查工作面安全（工作面敲帮问顶）——拴线看线——布置超前支护锚杆眼以及工作面炮眼——打超前支护锚杆——打工作面上半部炮眼——出矸子——打下部炮眼——装药放炮——通风——挖棚腿柱窝（出少许矸石）——架设支架——插背 6． 效果检验
工作面爆破后，由于管缝式锚杆仍然有一部分（端部）锚固在原岩里，尾部紧贴棚梁并被棚梁托住，使得管缝式锚杆具有即能锚固围岩又能控制顶部岩层下落的双重作用。在顶部围岩未完全释放压力并未完全离层前，管缝式锚杆的桥梁作用有效地控制了顶板的冒落。
在实际施工中我们发现管缝式锚杆下面距锚杆尾部较近的地方岩石有少许脱落，个
别管缝式锚杆被少许压弯（如图3所示），但是被控制范围的顶部没有冒落。拱型支架及时地架设之后，在支架上方交叉插背水泥背板，基本不用再垫多少木料，效果良好。
图3
7． 采用管缝式锚杆做超前支护的优越性
（1）具有很强的可操作性：
在此之前我们也曾想尝试一下超前撞楔法，但由于此处岩层虽然层理发育而强度
较高，撞楔很难打入，没有可操作性。采用管缝式锚杆做超前支护却很容易操作，而
且速度快其方向和角度也很容易控制。 （2）劳动强度低：
打锚杆眼使用凿岩机，安装锚杆使用自制专用推进器。推进器带钎尾一头安在凿岩机上，把管缝锚杆尖部先插入锚杆眼内，推进器的另一头插入锚杆内，推进器顶盘顶住锚杆尾部再开动凿岩机，用凿岩机的推进力把锚杆打入眼内。其劳动强度是传统撞楔法无法比拟的。
（3）施工速度快：
没有采用此方法前，由于顶板的冒落很难控制，顶部冒落范围还要用大量木料充填，劳动强度大，费工费时。冒落的矸石增加了出矸量和运输工作量。因此每班只能给一架棚，进尺0.5m。采用管缝式锚杆做超前支护每班可以顺利给两架，进尺1.0m。速度提高了一倍。
（4）降低了支护成本：
没有采用此方法前由于冒落矸石空间需用大量木料充填，增加了巷道支护成本，每米消耗木料1m3之多，木料费用达*****元/m。采用管缝式锚杆超前支护后，每掘进1米需锚杆8—10根，每根*****元所以每米节省支护材料约****元。大大降低了材料费用。
（5）增加了巷道的整体性：
采用管缝式锚杆做超前支护，最大限度地保持了围岩的整体性，拱型支架顶部基本为实体，增加了巷道永久抗压能力，同时也相对减少巷道后期维修费用。
8． 施工注意事项：
（1） 用管缝式锚杆做超前支护必须根据施工现场的实际情况合 理确定
支护参数，保证爆破后锚杆的顶部仍能锚固在原岩里不少于500MM。 （2）锚杆布置必须均匀，角度掌握偏差不能过大。
（3）锚杆孔径不宜过大，应使用磨旧的钻头，以保证锚杆的锚固力。
（4）安装锚杆应使用专用推进器，不能用大锤人力打入，以免把锚杆打弯，半途而废。 （5）爆破后，要及时架设拱型支架，缩短岩体暴露时间，以免锚杆下面岩体脱落过多。 9． 管缝式锚杆做超前支护在其他地点的应用
在十采区皮带山中部平巷段成功地应用管缝式锚杆做超前支护后，我们又在十采区上部新增运煤斜石门，十采区上部轨道斜石门，四采区下部轨道平石门应用了这项技术。特别值得一提的是在四采区下部轨道平石门的应用。
四采区下部轨道平石门受地质构造影响F*****断层7S与8S极其不稳定7S底板遇水膨胀，地压较大。压力显现明显。在2000年由于冒落难以控制被迫停掘，采用固化技术充填顶部冒落区，耗资巨大。在十采区皮带山中部平巷段成功应用管缝式锚杆超前支护技术后，我们针对四采平石门的实际情况，把锚杆的间距变为0。15—0。2M成功地控制住了顶板，顺利地通过了地质构造区。减少固化费用****万元
目前，管缝式锚杆超前支护技术在我区已经成为成功的经验并在其他区科广泛推广
应用。