大采高工作面切眼掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)①

摘 要:隨著開采設(shè)備的逐步升級(jí)，一次性回采的高度越來越大，謝橋礦1161(3)工作面安裝選用支架型號(hào):ZY10800/60/65，該支架底座寬1.75m，高3.5m，最大采高達(dá)6.5m，為滿足支架安裝需要，1161(3)工作面切眼設(shè)計(jì)為矩形斷面，凈寬8.8m，凈高4.0m。本文分析針對(duì)謝橋礦1161⑶大采高工作面切眼支護(hù)問題提出了一套掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)方案，并通過施工取得了成功的經(jīng)驗(yàn)。實(shí)踐證明，通過高強(qiáng)錨桿錨索和密集挑棚、木垛聯(lián)合強(qiáng)化支護(hù)技術(shù)是控制深井復(fù)合頂板條件下大采高工作面切眼巷道圍巖變形的有效措施，為同類型切眼施工提供了很好借鑒作用。

關(guān)鍵詞:復(fù)合頂板大采高高強(qiáng)錨桿錨索密集挑棚木垛

中圖分類號(hào):TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)01(a)-0121-02

1 地質(zhì)概況

謝橋礦1161⑶工作面標(biāo)高-640m～-720m，位于東翼13-1煤層采區(qū)東翼六階段，工作面西至東一C組采區(qū)回風(fēng)下山，東至-720m東二13-1采區(qū)軌道石門，北至1151⑶運(yùn)輸順槽，南至-720m煤層底板等高線;北邊1151⑶工作面已于2004年10月收作，1161⑶底抽巷和頂板抽采巷已施工完畢，-720m以下13-1煤尚未開采。該工作面走向長度1932m，傾斜長度205m。

13-1煤層產(chǎn)狀185°～200°∠10～15°，平均厚度5.53m，煤層結(jié)構(gòu)0.43(0.3)3.6(0.4) 0.8m，煤層為黑色，以粉末狀為主，含較多顆粒及少量塊狀，屬半暗半亮型，煤層傾角10°～15°，平均傾角12°。煤層老頂為中砂巖，厚度為5.47m，顏色為灰白色，主要為石英，長石次之，硅質(zhì)13-2煤，厚度為4.56m，泥巖為深灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，含較多植化碎片，見滑面，易碎;13-2煤局部相變?yōu)樘抠|(zhì)泥巖。直接底為深灰色泥巖，厚度為2.65m，泥巖結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，含植物根莖化石。

2 巷道維護(hù)特點(diǎn)

(1)巷道埋藏深(-642m～-680m)，地壓大，屬于典型的深井高低壓巷道。

(2)13-1煤層頂板為復(fù)合頂板，由泥巖或泥巖和13-2煤層組成，其中13-2煤層厚度不穩(wěn)定，錨桿錨固基礎(chǔ)不能可靠保證，支護(hù)難度極大。

(3)受切眼東邊Fs205斷層及分支斷層影響較大，煤體、頂板較破碎。

(4)位于斷層附近，距斷層最近7m，且切眼附近硐室多，處于應(yīng)力集中區(qū)。

(5)采用S150綜掘機(jī)掘進(jìn)，分步施工分次支護(hù)。

3 切眼支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1 支護(hù)參數(shù)的確定原則

煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)不再單純強(qiáng)調(diào)錨桿的強(qiáng)度，大量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際事故表明，僅有錨桿的強(qiáng)度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能保證巷道的支護(hù)效果。如果錨桿不能與圍巖形成協(xié)調(diào)統(tǒng)一的承載共同體，不能有效調(diào)動(dòng)圍巖自身的承載能力，錨桿就基本不起作用或其性能就不能充分發(fā)揮出來，將隨圍巖的離層垮落一并下落，即發(fā)生錨桿完好無損而巷道結(jié)構(gòu)失穩(wěn)垮冒的現(xiàn)象。因此，就必須想辦法調(diào)動(dòng)圍巖的承載能力，使施工錨索后的圍巖強(qiáng)度提高，形成具有一定強(qiáng)度、剛度的梁板結(jié)構(gòu)，從而有力維護(hù)巷道的穩(wěn)定性，錨索除具有普通錨桿的懸吊作用、組合梁作用、加固作用、楔固作用外，與普通錨桿不同的懸吊作用對(duì)頂板進(jìn)行深部錨固而產(chǎn)生強(qiáng)力懸吊作用，并且沿巷道縱軸線形成連續(xù)強(qiáng)支撐點(diǎn)，以大的預(yù)緊力減緩頂板下沉，同時(shí)通過二次密集挑棚、木垛施工加強(qiáng)巷道整體穩(wěn)定性。因此，以高強(qiáng)錨桿為基礎(chǔ)以高預(yù)緊力為核心的深部巷道支護(hù)參數(shù)的確定原則為:(1)高預(yù)應(yīng)力(桿體屈服載荷的30%～50%)、加長或全長錨固;(2)預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散，增大護(hù)表構(gòu)件的剛度和強(qiáng)度;(3)臨界支護(hù)強(qiáng)度、剛度概念，不能低于臨界值;(4)高強(qiáng)度、高剛度、高可靠性;(5)聯(lián)合支護(hù)，先期錨桿錨索主動(dòng)支護(hù)，后期密集挑棚、木垛加強(qiáng)支護(hù)。

3.2 確定巷道斷面

1161⑶工作面為大采高工作面，選用液壓支架:ZY10800/60/65，為保證巷道能滿足通風(fēng)、支架安裝等安全生產(chǎn)需要，切眼設(shè)計(jì)斷面為矩形，凈寬×凈高=8.8m×4.0m。

3.3 具體支護(hù)參數(shù)

3.3.1 錨網(wǎng)索支護(hù)參數(shù)，如圖1所示

（1）切眼導(dǎo)硐支護(hù)參數(shù):頂板采用4800mm長的M5型鋼帶、10#—1000mm×5300mm的菱形金屬網(wǎng)和φ22mm×2500mm的錨桿支護(hù)，錨桿間排距為900mm×800mm;老塘幫采用2700mm長的M3型鋼帶、10#—1000mm×3000mm的菱形金屬網(wǎng)和φ20mm×2000mm的錨桿支護(hù)，錨桿間排距為800mm×800mm;擴(kuò)面幫采用200mm×2300mm長的皮帶錨條、10#—1000mm×3000mm的菱形金屬網(wǎng)和φ18mm×1600mm的錨桿支護(hù)，錨桿間排距為1000mm×800mm。同時(shí)在巷道頂板按“…5555…”型式布置Φ22×7400mm錨索，錨索間排距1100×800mm，每排錨索配一根4.8m長錨索梁，鎖具與錨索梁間加δ16×80×200mm鋼墊板。

（2）切眼擴(kuò)面支護(hù)參數(shù):頂部采用3900mm長的M5型鋼帶、10#—1000mm×4500mm的菱形金屬網(wǎng)和φ22mm×2500mm的錨桿支護(hù)，錨桿間排距為900mm×800mm;擴(kuò)面后幫采用2700mm長的M3型鋼帶、10#—1000mm×3000mm的菱形金屬網(wǎng)和φ20mm×2000mm的錨桿支護(hù)，錨桿間排距為800mm×800mm;在巷道頂板按“…3333…”型式布置Φ22×7400mm錨索，錨索間排距1400×800mm，每排錨索配一根3.2m長Ω錨索梁，鎖具與錨索梁間加δ16×80×200mm鋼墊板(如圖1）。

3.3.2 挑棚、木垛加強(qiáng)支護(hù)參數(shù)

(1)挑棚:擴(kuò)面前，距老塘幫2.7m、3.5m、4.2m處各打一排單體挑棚;擴(kuò)面巷每進(jìn)夠4.5m，距老塘幫5.1m、6.0m處隨擴(kuò)隨挑，打二排工字鋼單體挑棚。挑梁為4.5m長的11#工字鋼，一梁4柱，柱腿均使用DW45-200/110LX型單體支柱。

(2)木垛:導(dǎo)硐、擴(kuò)面巷內(nèi)木垛交替邁步布置，木垛中對(duì)中間距10m，木垛采用φ200×160×3000mm及φ200×160×1800mm雙面扒皮料，沿巷道走向布置2根3000mm長雙面扒皮料，中對(duì)中間距1.2m，橫向布置3根1800mm雙面扒皮料，中對(duì)中間距1000mm。

4 施工組織方案

由于切眼較寬8.8m，采用S150綜掘機(jī)施工無法一次成巷，施工采用分步施工法，先導(dǎo)硐施工凈寬5.0m，凈高3.0m，后擴(kuò)面凈寬3.8m，凈高3.0m，然后通過臥底達(dá)4.0m高度。

5 支護(hù)效果

1161⑶大采高工作面切眼自2010年7月施工結(jié)束，硐室掘進(jìn)50天后圍巖變形趨于穩(wěn)定，支護(hù)方案達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，控制變形效果較好，為工作面支架安裝打下了良好的基礎(chǔ)。

6 結(jié)語

（1）大斷面巷道綜掘機(jī)掘進(jìn)，分步施工分次支護(hù)是解決掘進(jìn)支護(hù)施工困難的一種有效措施。

（2）謝橋礦大采高工作面切眼掘進(jìn)支護(hù)實(shí)踐證明，高強(qiáng)錨桿錨索與挑棚、木垛聯(lián)合強(qiáng)化支護(hù)技術(shù)是控制深井復(fù)合頂板大跨度切眼巷道圍巖變形的有效方法。

（3）支護(hù)方案達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，切眼支護(hù)效果良好，兩幫及頂板圍巖位移得到很好的控制，滿足安全生產(chǎn)要求，給同類切眼掘進(jìn)支護(hù)提供很好的參考價(jià)值。