淮南矿业集团张集煤矿技术科安徽淮南7666797
摘要：井巷掘进生产过程中，在揭煤、过地质异常区常出现片冒顶造成人员伤亡事故，甚至因片冒顶造成瓦斯超限、瓦斯突出、瓦斯爆炸等连锁反应。为寻求一种快速安全有效的通过地质异常区的方法，通过大量实践经验，采用超前锚杆构建的金属骨架结构能够有效控制破碎顶板的片落。在井巷开拓工程实践中，采用超前金属锚杆构建的超前金属骨架在快速通过地质异常带有着非常有效的作用。
关键词：井巷掘进；超前支护；金属骨架；顶板片冒；地质异常带；快速掘进
井巷掘进过程中，为减少空顶时间常采用液压单体与带帽点柱、机载式液压临时支护的形式减少空顶时间，技术相对成熟。在揭煤、过地质异常带时架棚支护施工期间，顶板破碎度高，片落现象多发，为避免空顶作业目前井巷施工多采用撞楔进行超前临时支护，超前撞楔采用直径25mm，长度2500mm的圆钢制作，架棚完毕时，由第一棚上方打入，打入深度不低于1800mm，撞楔间距不大于300mm，底部采用12#铁丝绑扎在顶板笆片上防止攒动。传统撞楔超前支护在护顶防冒方面起到一定的效果，但在顶煤施工及顶板破碎时，多采用一掘一架，施工进度缓慢，反复施工撞楔，进一步催化顶板破碎程度，顶部来压明显，背顶安全风险增加，炮后撞楔因炮崩变形、攒动，又进一步加剧顶板片落，增加了背顶时间及背顶风险，破坏了顶部的自稳性。
近年来，国内井巷掘进施工工程技术人员及学者，在超前支护方面做了大量的实践工作。超前预注浆技术在增强顶板自稳，及固化顶板作用上效果明显，但因注浆施工造成工程延期，进度缓慢现象一直难以解决。本文基于安全、快速揭煤、顶煤、过地质异常带提出一种施工方法——超前全长锚固锚杆构建超前金属骨架。通过工程实例，介绍超前锚杆构建的金属骨架的施工方法及施工效果。
1超前全锚锚杆施工准备及技术要求
1.1施工器具及检测工具
施工头面应设置专用工具箱，工具箱内专门盛放施工工具、检测工具，并留有施工记录台账、施工管理制度，确保全锚锚杆的施工效果。
图1超前全锚锚杆施工剖面图
1.3施工方法
U型棚加设完毕后，在棚粱上间隔200mm标记钎眼打入位置，完善好YT-28风锤后，配用3m钎杆，一人操作风锤，一人控制开眼位置，凿眼深度2400mm，凿岩完毕后，安装全锚锚杆，将3卷Z2560型锚固剂放入眼底，锚杆插入后三人配合将锚杆注入眼孔内
密集锚杆眼位分布范围为棚梁上岩，个数控制在18～22根，眼位间距d=200±50mm，眼位打入方向与巷道中线一致，眼位深度2400±50mm，眼位水平角与中线角度偏差不大于5°，竖直角尽可能的接近与巷道倾斜角，风锤施工过程中，钎杆紧贴迎头第一棚棚梁上口打入，钎杆杆体紧贴第二棚棚梁下口，钎杆与巷道坡度形成自然夹角为12°，施工超前锚杆与巷道坡度线角度控制在25°以内，14°上山施工实际操作过程中，锚杆眼位与水平线的实际最小夹角为26°，实际施工做到≤37°，下一组密集型超前锚杆与本组错茬100mm施工眼位，防止钎杆打到锚杆，造成断钎伤人；
密集锚杆的安装，密集锚杆规格采用φ20×2500mm的锚杆，配备型锚固剂3卷，配合长度不低于300mm长注头，两人协作将锚杆安装到位，锚杆安装到位后，将高强螺帽卸下回收，锚杆安装后，露出棚梁原则为100mm～200mm，与水平夹角不大于30°
整体金属骨架的构建，整体金属骨是多组密集型锚杆，通过全长锚固，形成的一个整体性良好的超前支护骨架，上一排密集型超前锚杆，对前方近4棚顶部岩体起到保护作用，杆体重叠长度达1000mm，密集型锚杆有效衔接，形成结构性稳定的整体性金属骨架。
2超前金属骨架工程实践效果分析总结
2.1效果分析
张集煤矿（北区）北一1煤矸石胶带机上山（上段），由K5至Y5间110m，共设置11处观测站点，站点间隔10m，观测周期7天，持续时间3个月。每处站点设置高度观测站、宽度观测站。高度观测站变化值收敛于60mm，宽度变化值收敛于35mm。符合煤矿行业质量标准化的关于高度、宽度误差≤100mm的要求。
岩巷炮掘采用三八制作业，每次放炮后收集顶板及迎脸的片掉情况，顶煤及过F226断层破碎带期间未发生冒顶及迎脸片掉情况。
2.2评价总结
超前锚杆构建的金属骨架克服了岩巷掘进在遇到顶煤、破碎带施工进度缓慢问题。采用正常的一掘两架施工，确保了施工进度，解决顶煤、过破碎带施工期间的安全管理与工程质量管理。采用技术骨架施工一定程度上增加了材料消耗，但在施工进度、安全管理、工程质量管理上的效益是非常可观。