沿空巷道圍巖控制技術(shù)研究與應(yīng)用

摘 要：通過對穩(wěn)定煤柱留設(shè)尺寸的計算，確定巷道的合理位置，在此基礎(chǔ)上提出了沿空巷道的的支護方案，按照方案實施后，礦壓觀測結(jié)果顯示，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：沿空巷道 支護 技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號：TD322 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（b）-0110-01

煤炭資源作為重要的一次能源的破壞開采條件后難以復(fù)采，這就要求我們盡量提高其采出率，沿空留（掘）巷作為科學(xué)的技術(shù)手段提高的煤炭的采出率[1]。巷道布置在應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)在一定程度上降低了支護難度，但是仍存在一些問題，需要我們針對實際情況做好圍巖控制工作。

1 地質(zhì)條件概況

110工作面距離采取地表680 m，巷道垂直應(yīng)力計算值為15.79 MPa。工作面直接頂為灰色細砂巖，平均厚度17.99 m，老頂為2.05 m厚的灰色粉砂巖。底板為0.93 m厚的灰色粉砂巖，老底為24.14 m的粉細砂巖互層。區(qū)段護巷煤柱寬6 m。

2 巷道支護參數(shù)的確定

通過理論計算和數(shù)值模擬確定煤柱塑性區(qū)的寬度和應(yīng)力分布規(guī)律[2]。針對這種應(yīng)力不勻稱分布特點和該巷道的使用年限和使用特定，采用不對稱設(shè)計，工作面一側(cè)幫采用玻璃鋼錨桿支護[3]。根據(jù)巷道使用要求，確定巷道斷面為矩形，規(guī)格4×2.5 m。

3 支護方案及施工技術(shù)

3.1 技術(shù)方案

根據(jù)110工作面巷道圍巖地質(zhì)條件，錨索長度取6.2 m；錨索間排距取1.8 m，采用錨網(wǎng)索支護。支護材料型號為：頂板使用L=2.4 m、φ=20 mm螺紋鋼錨桿加長錨固和錨索采用SK2550三塊加長錨固，工字鋼托盤支護，緊貼頂板并敷設(shè)10#菱形金屬網(wǎng)及W鋼帶。兩幫采用L=1.6 m、φ=20 mm玻璃鋼錨桿和雙抗網(wǎng)，樹脂藥卷2管錨固進行支護。頂幫用鋼帶及金屬網(wǎng)、雙抗網(wǎng)：W鋼帶規(guī)格為4×0.15 m。金屬網(wǎng)采用10#熱鍍鋅低碳鋼絲加工制成，雙抗網(wǎng)規(guī)格為：5×2.5 m。

3.2 施工要求

前排錨桿距迎頭不超過0.9 m，頂板掛網(wǎng)緊跟迎頭，兩幫掛網(wǎng)可滯后迎頭5 m，并且兩幫底部裸露不得超過0.8 m，頂板錨桿必須打在鋼帶預(yù)留孔內(nèi)。頂、幫網(wǎng)必須貼緊巖面，并有一定預(yù)拉力。錨索支護按照規(guī)定間排距必須緊跟迎頭，錨索預(yù)應(yīng)力不小于150 kN。遇有圍巖穩(wěn)定性較差時，錨桿間排距適當(dāng)縮小，并且?guī)筒孔o網(wǎng)更換為金屬網(wǎng)。

4 巷道支護效果

設(shè)立觀測站對留巷和支護效果進行觀測，以下所得數(shù)據(jù)為各個測點掘進期間巷道位移和受力的觀測結(jié)果。

4.1 巷道表面位移監(jiān)測

隨巷道掘進頭的前移，巷道開始變形，主要變形量都產(chǎn)生在巷道掘進前期，約一周范圍內(nèi)，變形量的值和速率都較大。頂板變形主要集中在掘進初期，90%的變量發(fā)生在這個階段。兩幫變形大于頂板，變形趨穩(wěn)周期長，約15天左右。

4.2 圍巖深部位移監(jiān)測

工作面掘進期間，對巷道頂部煤體深部位移進行了監(jiān)測，以研究分析巷道頂部圍巖變形狀態(tài)。由圍巖深布位移曲線可以看出，頂部煤體淺部（錨桿錨固范圍內(nèi)）煤層離層值約總位移量的30%～40%，中部（錨桿錨固端至錨索自由段端部）離層值約占總位移量的40%～50%，而錨索錨固段以上離層位移值約占總位移量的10%～20%。從離層的分布范圍看主要的離層總量不大，主要發(fā)生在頂板淺部和中部，淺部為錨桿作用區(qū)，中部為錨索作用區(qū)，結(jié)合存在少量錨桿、錨索斷裂的情況，可以看出：錨桿、錨索改善了圍巖結(jié)構(gòu)，起到了應(yīng)有的支護效果。上端發(fā)生離層進一步證明了支護方案的有效性，同時也說明錨索在改條件下主要起懸吊作用。

4.3 錨桿（索）軸力監(jiān)測

使用錨桿（索）測力計對錨桿（索）受力進行檢測，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果，錨桿受力與表面位移監(jiān)測的變化趨勢基本一致，都在掘進前期。煤柱寬度較小時，巷道頂板錨索、錨桿受力值大。從現(xiàn)場支護效果看，有部分錨索、錨桿破斷失效現(xiàn)象，失效錨桿主要出現(xiàn)在煤柱側(cè)幫及肩角區(qū)域，失效錨桿約占錨桿總數(shù)的10%～20%。從破壞形式來看，錨索為拉破壞，錨索受拉后鋼絞線單根破斷，后剩余鋼絞線逐步受拉破斷；頂錨桿破壞主要形式為錨桿桿體受剪破壞；玻璃鋼錨桿普遍存在拉斷或者螺紋滑脫破壞，說明錨桿受力大于螺紋鋼錨桿的強度；煤柱側(cè)幫向內(nèi)發(fā)生了明顯位移，尤其是頂板的接觸面，位移量達到50 mm，該區(qū)域內(nèi)錨桿以拉剪破壞為主。

5 結(jié)論

（1）根據(jù)現(xiàn)場條件，采用不對稱支護，有利于工作面回采和采煤機維護又兼顧支護效果和安全管理。

（2）現(xiàn)場觀測表明，在6 m煤柱情況下，支護方案可行，取得了較好的支護效果。

參考文獻

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