大傾角斜井巷道擴修支護技術(shù)

連志偉 羅松峰 楊濱濱

摘 要：針對大傾角斜巷條件下傳統(tǒng)的支護工藝采取單一的諸如被動棚式支護或主動錨噴網(wǎng)支護，無論采取任何一種支護方式均存在支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、變形大等問題。而大傾角斜巷各段的地質(zhì)施工條件不同，應該采用棚式支護與錨網(wǎng)支護相結(jié)合的方式，在大傾角副斜井巷道采用用棚式支護與錨網(wǎng)支護相結(jié)合的支護方式具有技術(shù)先進可行、安全可靠、操作方便、巷道支護強度高、改善了巷道的維護狀況、返修率低等特點，收到了顯著的支護效果，滿足了礦井安全生產(chǎn)要求。

關(guān)鍵詞：大傾角；斜井巷道；主動支護；被動支護

1 概況

該巷道在二1煤層頂板中擴修，層位較為穩(wěn)定，主要為山西組二1煤層頂板砂巖。該巷道在二1煤層頂板中擴修，層位較為穩(wěn)定，整體巖石性質(zhì)較穩(wěn)定，巖層走向NE40°～50°、傾向SE50°～40°，傾角35°～45°，平均40°，擴修過程不會穿越二1煤層，一般為淺灰色中、細粒砂巖和砂質(zhì)泥巖，硬度系數(shù)為f=2～8。

2 支護方式設(shè)計

根據(jù)地質(zhì)資料和擴修工程中實際揭露巖層情況分析，當擴修地點巖性較穩(wěn)定時巷道支護采用鋼筋網(wǎng)噴支護，當擴修地點巖性較破碎或擴修交叉點時巷道支護采用鋼筋網(wǎng)噴配合29U型鋼架棚支護可滿足使用要求。

錨噴巷道臨時支護形式：采用“吊環(huán)+鋼管+背板”臨時支護，前探梁采用長度為3.6m，Φ60mm壁厚為6mm的鋼管加工而成，工作面使用3根前探梁，吊環(huán)采用鋼板配合錨桿螺母加工而成。前探梁分別穿入在工作面最前端3排居中的錨桿上的吊環(huán)（不少于兩個）內(nèi)，每根前探梁必須使用兩個在一條直線上（該直線與巷道中心線平行）的吊環(huán)懸掛。

3 永久支護參數(shù)計算

3.1 鋼筋網(wǎng)噴射砼支護

（1）錨桿長度計算，按懸吊理論計算錨桿參數(shù)：

L=KH+L1+L2

式中 L---錨桿長度， m

H---自然平衡拱高度， m

K---安全系數(shù)， K=1.2—2，一般取K=2

L1---錨桿錨入穩(wěn)定巖層的深度，一般按經(jīng)驗取0.5m

L2---錨桿在巷道的外露長度（巖石外），一般取0.04m

其中 H=B/2f=3.44/（2×5）=0.344m

式中 B---巷道擴修最大寬度，取3.44m

f---巖石堅固性系數(shù)，砂巖取5

則 L=2×0.344+0.5+0.04=1.228m

（2）錨桿間、排距計算：

錨桿間、排距計算：錨桿間距和排距可根據(jù)每根錨桿懸吊的巖石重量確定，即錨桿懸吊的巖石重量大于（等于）錨桿的錨固力。可按間、排距相等原則排列，即：

式中 a—錨桿間、排距，m；

K—錨桿安全系數(shù)，一般取K=1.5～2，取K=2；

γ—巖體重力密度，砂巖的重力密度為25.48kN/m3；

Q—設(shè)計的錨固力，kN；取100kN（根據(jù)實驗對?20mm錨桿進行的非破壞性拉力試驗，錨桿錨固力為100kN以上）。

H—自然平衡拱高度，經(jīng)計算H=0.48m。

根據(jù)礦井支護經(jīng)驗，施工時，巷道內(nèi)錨桿間排距取800×800mm。

錨桿間排距驗算，錨桿間、排距不大于0.5倍的錨桿長度。

錨桿間距：d<0.5L=0.5×2.2=1.1m，符合要求；

錨桿排距：d<0.5L=0.5×2.2=1.1m，符合要求。

（3）錨桿直徑計算：

式中D—錨桿桿體直徑，mm；

Q—設(shè)計的錨固力，kN；取100 kN（根據(jù)礦井非破壞性拉力試驗取得）

σ—桿體材料的抗拉強度，MPa，礦井使用錨桿強度330MPa；

則

通過以上計算，選用Ф20mm，長度2200mm的小螺距高強度螺紋鋼錨桿支護，鋼筋網(wǎng)噴砼支護段錨桿間排距800×800mm，可滿足支護要求。

4 永久支護要求

巷道頂幫采用鋼筋網(wǎng)噴砼支護，錨桿間排距800×800mm，頂、幫錨桿均使用快速錨固劑2卷（MSCK2335樹脂錨固劑），當孔徑過大時可適當增加錨固劑數(shù)量，錨桿錨固力不小于100kN。鋼筋網(wǎng)要搭茬連接，搭接長度不小于100mm，相鄰兩塊網(wǎng)之間要用12#鐵絲雙股連接，連接點要均勻布置，每兩孔一連。若遇到巖石破碎帶、頂板淋水、巷道超挖等現(xiàn)象時，可以先進行初噴再掛網(wǎng)、打設(shè)錨桿，然后采用29U型鋼進行聯(lián)合支護，最后再進行復噴。

參考文獻：

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[2]陳清敏，陳燦亭，何振偉.大傾角斜井快速施工技術(shù)[J].科技信息，2008（27）.

[3]劉其興.斜井施工技術(shù)分析[J].煤炭科學技術(shù)，1988（08）.

作者簡介：連志偉（1978-），男，助理工程師，從事礦井生產(chǎn)技術(shù)工作。