深部回采巷道底臌錨桿支護研究

張永彬，吳祥業(yè)

(1.黑龍江省煤礦設(shè)計院，黑龍江哈爾濱 150001;2.黑龍江工業(yè)學院資源工程系，黑龍江雞西 158100)

近年來隨著煤炭資源的井下開采深度越來越大，巷道的大變形、大地壓、難支護的工程問題日趨嚴重，底臌是深井巷道礦壓顯現(xiàn)的主要特征。［1］在對底板不支護的情況下，巷道頂?shù)装逡七M量中約有2/3—3/4是由底臌造成的。［2］底膨?qū)е孪锏罃嗝婵s小，阻礙運輸和行人，妨礙通風，許多礦井不得不投入大量人力、物力做一些臨時處理工作，底臌嚴重的礦井，將造成整個巷道報廢，嚴重影響了礦山的生產(chǎn)和安全。［3］

1 工作面概況

東海煤礦位于雞西煤田北部條帶東端，煤系地層總厚度為1250m。目前開采二水平下山階段，其中二水平下山32號層五采區(qū)四段回風平巷巷道斷面尺寸為3.8mx2.6m，開采深度1160m。32號煤層頂?shù)装迩闆r如圖1－1所示。32號層底錨試驗段位置如圖1－2所示。

圖1 －1 32煤層頂?shù)装逯鶢顖D

2 原支護參數(shù)設(shè)計

圖1 －2 32號層回采巷道底錨試驗段位置

頂板掛金屬網(wǎng)打錨桿、錨索、掛鋼帶，錨桿為Φ20x2000mm左旋螺紋鋼錨桿，錨桿間排距800mmx1000mm，錨索為Φ17.8鋼絞線，錨索間排距2000mmx2000mm，巷道兩幫掛金屬網(wǎng)，錨桿間排距800mmx1000mm正方形布置，全斷面掛網(wǎng)。巷道原支護布置如圖2－1所示。

圖2 －1 巷道原支護布置

32號層五采區(qū)四段回風平巷開采深度已經(jīng)達到了1160m，因其采深特別深，巷道上部圍巖壓力特別大，巷道圍巖喪失整體性質(zhì)，松散破碎，大大降低圍巖的自身強度，二水平下山五采區(qū)的所有巷道均已出現(xiàn)不同程度的破壞，部分巷道噴漿層、砌碹層破碎、脫落;錨桿、錨索被掙斷或者是錨桿、錨索托盤范圍內(nèi)的圍巖產(chǎn)生破碎與脫落，錨桿、錨索失去了錨固效果，原始支護失效。［4］［5］

3 新支護參數(shù)設(shè)計

為了有效地控制底臌，在保持巷道原有的頂板及兩幫支護條件不變的情況下，采用φ20mm左旋無縱筋螺紋鋼樹脂錨桿對巷道底板進行支護，錨桿長度為2200mm，樹脂藥卷為2卷，錨固長度為700mm。新支護方案下巷道剖面圖如圖3－1所示。

圖3 －1 巷道新支護布置

(1)底板錨桿孔的施工要求。

①錨桿應(yīng)采用小于φ28mm的小直徑鉆孔。

②錨桿孔間距誤差不應(yīng)超過10Omm。

③錨桿孔軸向偏差應(yīng)控制在5°之內(nèi)。

④錨桿孔深不應(yīng)小于桿體有效長度，也不應(yīng)大于桿體有效長度30mm。

⑤錨桿端部必須推至孔底，尾端外露長度不應(yīng)大于50mm。

⑥錨桿孔內(nèi)巖(煤)粉可以通過底錨鉆機鉆桿的反末裝置自行排凈。

(2)底板錨桿支護施工工藝流程。

打底板錨桿鉆孔——打孔同時自行清孔——安裝樹脂藥卷——安裝錨桿桿體——安裝托盤——擰緊螺母。

4 觀測數(shù)據(jù)及分析

為掌握原支護方案與新支護方案巷道圍巖的變形情況和支護效果，從2011年7月至2012年1月，在五采區(qū)32號層回風巷道實驗段分別設(shè)置測區(qū)，對頂?shù)装寮皟蓭鸵平窟M行間斷性觀測，巷道測點布置如圖4－1所示。

通過觀測獲得各測點頂?shù)装寮皟蓭途嚯x的相對變化曲線如圖4－2，4－3所示。圖中的L1、H1分別為新支護方案下各測點巷道兩幫及頂?shù)装宓木嚯x，L2、H2分別為原支護方案下各測點巷道兩幫及頂?shù)装宓木嚯x。

圖4 －1 觀測斷面測點布置圖

圖4 －2 兩幫移近量對比圖

圖4 －3 頂?shù)装逡平繉Ρ葓D

兩種方案施工的巷道對比明顯。初期頂?shù)装搴蛢蓭鸵七M量基本相同，但隨著時間的推移，原支護方案下的巷道圍巖變形量遠大于新支護方案下巷道圍巖變形量。至觀測截止日期我們可以看到新支護方案下的巷道頂?shù)装寮皟蓭鸵平績H為原支護方案的1/2左右。在新支護方案下巷道變形趨于穩(wěn)定的時間要比原支護方案下短很多。新支護方案下巷道底板并未產(chǎn)生明顯的變形與破壞，新支護方案可以有效地控制巷道底臌。

5 結(jié)論

(1)底板加打錨桿的支護方案巷道圍巖變形量遠小于未打底錨的支護方案的巷道圍巖變形量。

(2)巷道底板的支護與頂板和兩幫的支護同等重要，底板加打錨桿的支護方案使巷道變形整體協(xié)調(diào)發(fā)展保證巷道整體變形與收縮，從整體上降低圍巖的變形，保證巷道的穩(wěn)定性。

(3)井下試驗及觀測數(shù)據(jù)表明，優(yōu)化后的巷道支護方案基本合理，巷道在新支護下沒有進行任何維修，說明在地質(zhì)條件相同的前提下，底板錨桿有效地控制了底板的底臌和巷道兩幫的移近量。

［1］何滿潮，鄒正盛，鄒友峰.軟巖巷道工程概論［M］.徐州:中國礦業(yè)大學出版社，1995.

［2］陸家梁.軟巖巷道支護技術(shù)［M］.長春:吉林科學技術(shù)出版社，1995.

［3］王洪立，王玉白，胡冠英..巷道底臌的原因及防治措施［J］.煤礦安全，2005.

［4］孟鑫.東海礦深部回采工作面礦壓規(guī)律研究［D］.黑龍江科技學院，2009.

［5］張有為.深井采區(qū)巷道底臌機理及防治技術(shù)［J］.山東煤炭科技，2006.