大斷面錨網(wǎng)巷道36U復(fù)合支護(hù)技術(shù)在耿村煤礦的應(yīng)用

秦孟杰

（河南理工大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院,河南 焦作 454000）

大斷面錨網(wǎng)巷道36U復(fù)合支護(hù)技術(shù)在耿村煤礦的應(yīng)用

秦孟杰

（河南理工大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院,河南 焦作 454000）

針對耿村煤礦12220工作面上巷圍巖條件和巷道變形破壞特征，運用煤巷支護(hù)技術(shù)方面的經(jīng)驗及工程類比法提出了巷道支護(hù)設(shè)計并應(yīng)用于現(xiàn)場。同時對已施工巷道進(jìn)行礦壓觀測，結(jié)果表明該支護(hù)有效的阻止了巷道圍巖的變形，取得了理想的支護(hù)效果。

大斷面；巷道；復(fù)合支護(hù)；礦壓觀測

近年來隨著采煤機(jī)械化程度的不斷提高，采煤工作面的開采強(qiáng)度和產(chǎn)量也隨之大幅度增加，為滿足工作面正常生產(chǎn)所需的行人、運輸、通風(fēng)、設(shè)備安裝及檢修以及防災(zāi)抗災(zāi)能力等要求，開掘大斷面巷道已變得極為迫切。相應(yīng)的大斷面巷道支護(hù)難度的加大以及對現(xiàn)有的支護(hù)技術(shù)都形成了很大的挑戰(zhàn)[1]。錢鳴高、侯朝炯[2-4]等人認(rèn)為，煤礦巷道掘進(jìn)以后，巷道圍巖會形成應(yīng)力集中，其程度會隨著巷道跨度的變大而急劇增加，巷道的穩(wěn)定性難以控制極易發(fā)生垮冒事故，影響煤礦的安全生產(chǎn)。

本文針對耿村煤礦12220工作面上巷圍巖條件和巷道變形破壞特征，運用煤巷支護(hù)技術(shù)方面的經(jīng)驗及工程類比法，提出巷道支護(hù)設(shè)計，通過對已施工巷道進(jìn)行礦壓觀測來驗證支護(hù)方案的合理性。

1 工作面基本概況

12220工作面上巷位于西二采區(qū)西翼，2-3煤軌道下山西側(cè)，該工作面北臨已回采的（2-3）12200工作面下巷（二者相隔一個8m寬的煤柱），西至耿楊礦區(qū)邊界斷層，南部為未開采的2-3煤實體。平均采深約500m，煤層傾角8°～12°。

該工作面設(shè)計長度為938m，斷面為拱形，巷道凈寬6800mm，凈高4660mm，掘?qū)?100mm，掘高5110mm，有效斷面24.8㎡，該工作面所采煤層為2-3煤，黑色，煤巖成分以亮煤為主，瀝青光澤，條帶狀構(gòu)造，裂隙被方解石脈充填。上部煤質(zhì)較好，下部次之灰分較高，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含夾矸3～5層，均為泥巖，不穩(wěn)定，累厚0.5～2米，其標(biāo)志不明顯，煤層厚度平均為14.5米。頂板上部為泥巖，砂質(zhì)泥巖，細(xì)粒砂巖。下部為灰色、深灰色細(xì)砂巖。底部夾有薄層黑灰色粉砂巖，近煤處變?yōu)榛液谏⒑谏鄮r，中夾煤線含植物化石碎片。底板上部為煤矸互疊層，灰褐色易碎鏡面發(fā)育，下面為細(xì)砂巖粉砂巖互層，灰色灰黑色局部含煤屑。

2 支護(hù)方案的確定

目前錨網(wǎng)支護(hù)理論漸趨成熟，但體系過多，沒有統(tǒng)一的結(jié)論。根據(jù)該礦多年來在煤巷支護(hù)方面的經(jīng)驗，結(jié)合其他類似礦井的先進(jìn)做法，最終確定巷道支護(hù)形式為錨網(wǎng)索+36U型鋼支護(hù)。

2.1 錨桿參數(shù)

錨桿采用?22×2200mm無縱筋錨桿，間排距為0.7×0.7m，每排用錨桿21根，錨桿每排打成一條直線，錨桿角度不小于75°，間排距誤差不超過±100mm，每個孔裝一節(jié)ZSCK2340和一節(jié)ZSCK2350型樹脂藥卷，錨桿的托盤緊貼煤壁，采用規(guī)格為150×150×8mm的拱形高強(qiáng)度托盤，錨桿外露長度不準(zhǔn)超過50mm。

2.2 錨索參數(shù)

錨索采用?17.8mm×8000mm的鋼絞繩，按照“四五”形式布置，即打五根錨索時，間距1.2m，打四根錨索時，間距1.5m，排距均為1.8m，錨索要均勻布置在兩排錨桿中間，采用規(guī)格為300×300×16mm的碟形錨索大托盤，錨索外露長度要按照（鎖頭以下）不超過0.15m，錨索的鉆孔方向要達(dá)到鉆孔軸線與設(shè)計軸線的偏差角≤3°，錨索安裝深度不小于設(shè)計值的95%（設(shè)計安裝深度為7700mm），錨索預(yù)應(yīng)力最小值不得小于設(shè)計的90%（設(shè)計承載力為200KN，預(yù)應(yīng)力值一般為承載力的50%-60%），錨索間排距誤差保證在±100mm范圍內(nèi),錨索托梁由一根0.5m長的36U型鋼沿煤層傾斜方向安裝，每個孔安裝4節(jié)樹脂藥卷，ZSCK2340兩節(jié)在里，ZSCK2350兩節(jié)在外，藥卷攪拌時間為15秒；錨索布置形式為兩側(cè)錨索與豎直方向成30°夾角。

2.3 36U型棚參數(shù)

36U型鋼棚棚距為0.6m，由三部分組成，腿長（弧長）為4788mm，梁長（弧長） 為4636mm；梁、腿搭接為500mm，誤差范圍±100mm；梁腿搭接處各上3套卡具，且中間一套卡具要用475mm長的金屬連板連接；棚子迎山有力。

2.4 金屬網(wǎng)參數(shù)

金屬網(wǎng)為菱形鐵絲網(wǎng)（規(guī)格為1.7×4.5m）， 網(wǎng)交叉200mm，每300mm連接一扣，采用網(wǎng)絲（12號鐵絲）連三圈。

3 礦壓觀測結(jié)果及分析

為了觀測掘進(jìn)期間巷道圍巖活動規(guī)律及支護(hù)巷道圍巖變形情況，檢驗支護(hù)參數(shù)的合理性，并及時發(fā)現(xiàn)存在的問題或不足，以便對支護(hù)設(shè)計參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，對設(shè)計方案進(jìn)行調(diào)整。為此在巷道內(nèi)設(shè)置兩個觀測站，兩個觀測站距離100m，每個測站布置兩個巷道表面位移監(jiān)測斷面，一個頂板離層監(jiān)測斷面。

3.1 巷道表面位移

巷道施工期間,在測點對頂?shù)装搴蛢蓭屠塾嬕平窟M(jìn)行了觀測。圖1是巷道成型后表面位移量（頂?shù)装逡平俊蓭鸵平俊㈨敯逑鲁亮浚╇S時間變化曲線，表明：巷道形成后，巷道表面位移量迅速增加，一定時間之后，巷道表面位移量增加速度逐漸變緩最后趨向穩(wěn)定，其中，巷道頂?shù)装遄畲笠平吭?40mm左右，且頂板下沉量占主要，最大下沉量為80mm，兩幫移近量最大值為129mm。由此可知,支護(hù)方式、參數(shù)選擇合理,支護(hù)效果良好,采用該支護(hù)方案能很好控制圍巖變形,為巷道掘進(jìn)提供了安全保障。3.2 巷道頂板離層

圖1 巷道表面位移實測曲線

圖2 頂板離層實測曲線

利用頂板離層儀對成型巷道進(jìn)行頂板離層位移動態(tài)監(jiān)測。圖2是頂板離層位移量隨時間變化曲線圖，從圖中可見，巷道成型后，隨著時間的推移，頂板離層值逐漸增加，一段時間后即趨于穩(wěn)定，最大位移量僅為7.5 mm，總的頂板離層值變化不大；由于頂板離層值較小，可以理解為頂板離層主要表現(xiàn)在淺部圍巖的風(fēng)化膨脹。由此可見，設(shè)計參數(shù)和支護(hù)質(zhì)量滿足要求，該支護(hù)設(shè)計很好的保證了巷道頂板的安全，可靠性較高。

4 結(jié)論

（1）通過對頂?shù)装逡平俊蓭鸵平亢晚敯逑鲁亮康默F(xiàn)場監(jiān)測，12220工作面上巷的圍巖變形量不大，基本趨于穩(wěn)定，該工作面支護(hù)方式及支護(hù)參數(shù)合理可靠。

（2）針對煤巷支護(hù)設(shè)計效果檢驗，可以從巷道表面位移量（頂?shù)装逡平俊蓭鸵平俊㈨敯逑鲁亮浚┖晚敯咫x層位移量兩方面進(jìn)行考量。

（3）巷道表面位移量監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，12220工作面上巷巷道成型后，巷道頂?shù)装逡平俊蓭鸵平亢晚敯逑鲁亮垦杆僭黾樱欢〞r間之后，巷道表面位移量增加速度逐漸變緩最后趨向穩(wěn)定。

（4）巷道頂板離層監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，12220工作面上巷在巷道掘進(jìn)成以后，頂板離層值隨時間推移緩慢增加，但很快便趨于穩(wěn)定。

[1]董海清.大斷面巷道錨桿支護(hù)設(shè)計與圍巖穩(wěn)定性研究[J].高端裝備制造,2013（16）:125-126.

[2]錢鳴高,石平五.礦山壓力與巖層控制[M].北京:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2003.

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

[4]武華太.高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿支護(hù)技術(shù)在大斷面巷道中的應(yīng)用[J].煤礦開采,2004(04):68-70.