東坡煤礦復合頂板動壓巷道支護技術研究

摘 要：東坡煤礦2103上順掘巷期間巷道動壓顯現強烈，底鼓、兩幫回彈量較大、復合頂板松散破碎嚴重，多處面臨巷道返修。因此，根據煤科總院提出了高預應力強力一次支護理論提出了新的支護方案，并通過數值模擬軟件FLAC3D對巷道進行分析。實踐表明，新的支護方案對圍巖控制良好，達到安全生產的要求。

關鍵詞：動壓巷道；強力一次支護；數值模擬；

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-03-000248-02

一、概況

東坡煤礦位于銅川礦區東區，主采煤層為5-2煤層，厚度1.6～4.44m，平均2.85m。煤層屬復雜結構較穩定煤層，傾角4～12°，一般含0.1～0.2m碳質泥巖夾矸2層，最多達3層，其硬度F=1.5～2.0，設計產量為90萬t/a。動壓巷道為東二擴大區2103上順，直接頂由砂質泥巖、5-1煤層和炭質泥巖組成，厚度0～5.0m，厚度變化較大。基本頂為厚層狀的細-中粗粒砂巖，一般厚度8～12m，標志層為堅硬致密的K4砂巖。底板為堅硬致密的K3石英砂巖。原支護采用工字鋼支護，局部采用錨網、工字鋼復合支護形式，由于礦井采掘銜接較為緊張，掘巷時距離相鄰2105工作面回采結束不足8個月。受到2105工作面的回采影響，特別是老頂K4砂巖的側向懸頂影響，2103上順掘巷期間巷道動壓顯現強烈，底鼓、兩幫回彈量較大，復合頂板松散破碎嚴重，多處面臨巷道返修。鑒于以上情況，根據高預應力強力一次支護理論，對于該動壓巷道提出新的支護方案并對支護效果進行分析，取得了較好的支護效果。

二、確定支護方案

多年的現場支護實踐表明，高預應力強力一次支護理論在復合頂板動壓巷道等條件特別復雜的巷道支護中取得了較為理想的支護效果。本次支護設計以該支護理論為依據，設計了如圖1所示的支護方案。全斷面共布置13根φ22mm的

高強度無縱筋左旋螺紋鋼錨桿，錨桿材質BHRB500，并選用W鋼帶配合菱形金屬網，其中，頂板錨桿長度2200mm，幫錨桿長度2400mm，預緊力矩為300N·m，排距為800mm。錨索采用φ21.8mm的預應力鋼鉸線，頂板錨索長度8.3m，幫部4.3m，外露長度300mm，張拉力不小于120kN，排距為1.6m。

三、支護效果分析

（一）建立模型

模型尺寸為424m×200 m×115 m，模型底邊界采用固定邊約束，左、右邊界水平方向固定。5-2煤層厚度為2.5m，直接頂按砂質泥巖考慮，厚度1.5m；其余頂板及底板巖性和厚度均按礦井綜合柱狀圖給定，相關物理力學參數按《東坡煤礦5-2煤層圍巖物理力學性質測定報告》給定。模型按300m采深進行模擬，模擬的頂板厚度為90m，上面未模擬的頂板巖層厚度尚有210m，按等效載荷代替；煤層傾角按近水平考慮。模型如圖2所示。