沿空留巷巷內(nèi)支護(hù)加固技術(shù)研究

王 成，王 濤

（皖北煤電集團(tuán)臥龍湖煤礦， 安徽淮北市 235000）

沿空留巷巷內(nèi)支護(hù)加固技術(shù)研究

王 成，王 濤

（皖北煤電集團(tuán)臥龍湖煤礦， 安徽淮北市 235000）

根據(jù)臥龍湖煤礦以往沿空留巷巷內(nèi)支護(hù)存在的問題，結(jié)合108機(jī)巷現(xiàn)場支護(hù)狀況調(diào)查及破壞原因分析，提出了二次錨網(wǎng)索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)技術(shù)方案，并針對錨網(wǎng)支護(hù)承載結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)償。現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果表明，實(shí)施二次錨網(wǎng)索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)技術(shù)方案后，巷道圍巖變形得到有效控制，效果良好。

沿空留巷；巷內(nèi)支護(hù)；錨網(wǎng)索支護(hù)；補(bǔ)強(qiáng)加固；圍巖變形

沿空留巷技術(shù)自上世紀(jì)50年代在我國使用以來，一直是我國煤炭開采重要技術(shù)發(fā)展方向，眾多學(xué)者在沿空留巷理論與技術(shù)研究方面做了大量的工作，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。由于我國煤礦地質(zhì)條件多樣，沿空留巷圍巖控制技術(shù)還不夠完善，在實(shí)際應(yīng)用中仍存在著不足。本文結(jié)合臥龍湖煤礦108機(jī)巷實(shí)際支護(hù)狀況提出了二次錨網(wǎng)索補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)方案，較好地解決了臥龍湖礦沿空留巷巷內(nèi)支護(hù)難題。

1 108工作面概述

108工作面位于南一采區(qū)西南部，見圖1。南部為10煤露頭，以－250m標(biāo)高為界，北部以南以輔助回風(fēng)上山為界，西部以F2－1斷層為界，東部尚未開采。地面地勢平坦，標(biāo)高為＋29.3～＋30.2 m，以農(nóng)田為主，無大的河流和豐溝等季節(jié)性水溝。

本工作面可采煤層為10煤，黑色，碎塊狀、粉末狀，強(qiáng)玻璃光澤，以亮煤、鏡煤為主。煤層結(jié)構(gòu)較簡單，無夾矸，煤厚2.44～3.24m，平均2.84m，綜合評定為穩(wěn)定煤層。煤層傾角15°～23°，傾向50°左右，靠近切眼煤層傾角較大。老頂以灰色粉砂巖、細(xì)砂巖為主，深灰色塊狀結(jié)構(gòu)，厚度為10.76～12.01 m，平均11.4m。直接頂以泥巖為主，泥巖為灰黑色，上部呈頁片狀，含鏡煤條帶，下部含植物化石碎片，含粉砂質(zhì)，厚度2.77～4.22m，平均3.5m。直接底為灰黑色泥巖，塊狀，含粉砂質(zhì)，厚度為5.11～8.65m，平均6.9m。

圖1 108工作面

2 108機(jī)巷原有支護(hù)方案

108機(jī)巷掘進(jìn)時(shí)采用錨、網(wǎng)、索、M4鋼帶聯(lián)合支護(hù)，巷道斷面為矩形，巷道凈寬4200mm，凈高2500 mm，考慮到錨網(wǎng)索支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，采用2種支護(hù)斷面，即斷面A和斷面B相間布置，如圖2所示。

頂部錨桿采用Φ20mm×2000mm全螺紋左旋錨桿，間排距900mm×800mm，托板規(guī)格為150 mm×150mm×10mm托盤，配3700mm長M型鋼帶，12＃鐵絲編織網(wǎng)；左幫錨桿采用Φ20mm×2000mm全螺紋左旋錨桿，間排距750mm×800 mm，托板規(guī)格為150mm×150mm×10mm托盤，配2450mm長M型鋼帶，12＃鐵絲編織網(wǎng)；右?guī)湾^桿采用Φ20mm×2500mm全螺紋左旋錨桿，間排距750mm×800mm，托板規(guī)格為150mm×150 mm×10mm托盤，配2450mm長M型鋼帶，12＃鐵絲編織網(wǎng)；錨索采用規(guī)格為Φ17.8mm×6500 mm 1860鋼絞線，間排距1800mm×800mm，錨索托盤采用400mm×180mm 18＃槽鋼。

采用Z2350樹脂錨固劑，每個(gè)錨桿眼采用2卷，錨固長度約1.4m；每個(gè)錨索眼用4卷，錨固長度約1.1m。

圖2 108機(jī)巷原有支護(hù)方案

頂板錨桿工作錨固力不小于80kN，錨桿螺母的扭矩力不小于150N.m；幫部錨桿工作錨固力不小于50kN，錨桿螺母的扭矩力不小于100N.m；錨索張拉預(yù)緊力控制在不小于100kN。

3 108機(jī)巷巷內(nèi)加固技術(shù)方案

108機(jī)巷前期是108工作面通風(fēng)、運(yùn)煤通道，由于臥龍湖煤礦屬高瓦斯礦井，煤巷掘巷進(jìn)尺慢，為了提高工作面準(zhǔn)備速度，108機(jī)巷后期需沿空留巷作為下一工作面的回風(fēng)巷，因此108機(jī)巷留巷后將經(jīng)受108工作面回采帶來的強(qiáng)烈采動(dòng)影響，如何有效控制其后圍巖變形是本方案設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)。結(jié)合臥龍湖煤礦108機(jī)巷地質(zhì)采礦條件和以往沿空留巷破壞特征，從保障108機(jī)巷沿空留巷斷面滿足使用要求的角度出發(fā)，提出其巷內(nèi)加固技術(shù)方案。

3.1 108機(jī)巷加固技術(shù)原理

以往的沿空留巷技術(shù)在支護(hù)設(shè)計(jì)思路上存在不合理性，即大多將工作面回采前的巷道掘進(jìn)與回采后的留巷相互獨(dú)立，沒有統(tǒng)籌考慮，沒有將沿空留巷視為一項(xiàng)系統(tǒng)工程。如在對需要保留的巷道掘進(jìn)前，進(jìn)行巷道支護(hù)形式選擇和支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，沒有預(yù)先考慮后期沿空留巷技術(shù)的需要，將導(dǎo)致沿空留巷后巷內(nèi)支護(hù)體強(qiáng)度不能滿足2次采動(dòng)影響的要求，巷內(nèi)支護(hù)與巷旁支護(hù)不匹配，使留巷效果達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，甚至失敗。

針對108機(jī)巷將經(jīng)受2次工作面采動(dòng)影響的特點(diǎn)，在原有一次錨網(wǎng)支護(hù)的基礎(chǔ)上，對該段巷道預(yù)留煤幫和頂板實(shí)施二次高強(qiáng)錨網(wǎng)支護(hù)，一方面利用二次錨網(wǎng)支護(hù)將一次錨網(wǎng)支護(hù)承載結(jié)構(gòu)錨固至深部穩(wěn)定巖體，另一方面利用較高的錨網(wǎng)支護(hù)強(qiáng)度控制巷道淺部圍巖的塑性變形；同時(shí)根據(jù)巷道圍巖的移動(dòng)變形特征和錨網(wǎng)支護(hù)承載結(jié)構(gòu)的承載特性，通過小孔徑高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索實(shí)施結(jié)構(gòu)補(bǔ)償，提高錨網(wǎng)支護(hù)承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及其承載能力，從而有效控制此類巷道圍巖經(jīng)受2次采動(dòng)帶來的強(qiáng)烈變形。

3.2 108機(jī)巷巷內(nèi)加固技術(shù)方案

（1）頂板加固。在頂板每排支護(hù)中間位置施工2根帶梁錨索，錨索規(guī)格為Φ17.8mm×6.5m，間排距為1.0m×0.8m，眼孔深度6.3m，每孔采用4節(jié)Z2550中速樹脂藥卷加長錨固，梁為礦用11＃工字鋼梁，梁長1.2m，錨索托盤規(guī)格為90mm×90 mm×10mm，預(yù)緊力100kN。

（2）保留煤幫加固。在原位巷道保留煤幫，每排支護(hù)中間施工3根規(guī)格為Φ17.8mm×6.5m的錨索，間排距為0.8m×0.8m，眼孔深度6.3m，每孔采用4節(jié)Z2550中速樹脂藥卷加長錨固，錨索托盤規(guī)格為400mm×400mm×10mm，預(yù)緊力100 kN，具體加固斷面如圖3所示。

圖3 108機(jī)巷巷內(nèi)加固方案

4 結(jié) 論

巷內(nèi)二次錨網(wǎng)索補(bǔ)強(qiáng)方案實(shí)施后，為檢驗(yàn)施工效果，在108機(jī)巷布置一組監(jiān)測斷面，對巷道表明位移進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果表明，在工作面回采前，巷道兩幫和頂?shù)装灞砻嫖灰屏口呌诹悖辉诠ぷ髅婊夭珊螅瑑蓭妥畲笪灰屏吭?00mm以內(nèi)，頂?shù)装遄畲笪灰屏繛?00mm以內(nèi)，留巷后的巷道僅需簡單臥底便可投入使用，保證了煤礦的安全高效生產(chǎn)。

實(shí)踐證明，二次高強(qiáng)錨網(wǎng)索支護(hù)在沿空留巷巷內(nèi)加固應(yīng)用效果良好。通過在一次錨網(wǎng)索形成的淺部圍巖承載結(jié)構(gòu)的薄弱部位施加結(jié)構(gòu)補(bǔ)償錨索可以有效地控制圍巖變形，該技術(shù)方案對類似條件下的工程具有一定的借鑒意義。

［1］黃乃斌，孔德惠.大斷面交岔點(diǎn)頂板變形與加固控制技術(shù)研究［J］.采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2006，23（2）：249－252.

［2］東兆星，吳士良.井巷工程［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2006.

［3］陳炎光，陸士良.中國煤礦巷道圍巖控制［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1994.

［4］陸士良，湯 雷，等.錨桿錨固力與錨固技術(shù)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1998.

［5］侯朝炯，勾攀峰，等.煤巷錨桿支護(hù)［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999.

2012－02－11）

王 成（1985－），男，安徽廣德人，助理工程師，從事技術(shù)管理工作。