新元煤礦9號煤一次使用順槽巷道支護優化

郝來寶

（山西新元煤炭有限責任公司，山西壽陽 045499）

新元煤礦9號煤一次使用順槽巷道支護優化

郝來寶

（山西新元煤炭有限責任公司，山西壽陽 045499）

以新元煤礦9105工作面進風巷為研究對象，深入調研類似巷道地質資料、圍巖條件和圍巖變形，分析了新元煤礦現有錨桿支護存在的問題，確定采用高預應力高強錨桿支護系統替代原先的頂板全錨索支護系統。實踐證明采用新的支護方式和參數不但提高了巷道的安全性和掘進速度，而且節約了巷道支護的材料成本。

錨桿支護；高預應力；支護優化；節支降耗

2015 年開始新元煤礦采取多種措施節支降耗，其中優化巷道支護方式和參數是降低巷道支護成本的一項重大舉措。

1 工程概況

新元煤礦9號煤層埋深在600 m以上，厚度3.06 m~4.07 m，平均3.40 m，傾角1°~5°，平均2°。偽頂為0.7 m厚炭質泥巖，直接頂為2.3m厚砂質泥巖，老頂為8.8 m厚砂質泥巖，直接底板為2.3 m的砂質泥巖，老底為3.1 m中砂巖，地質柱狀圖如表1所示。9105工作面順槽巷道南北走向，北面是9號煤集中大巷，東面是9104工作面，未布置，巷道布置見圖1，圖中從東向西依次布置有9104進風順槽、9105進風順槽、9105高抽巷、9105內錯瓦斯尾巷、9105回風巷和9106進風巷。其中9104進風順槽和9105進風順槽兩條巷道之間的煤柱寬度為20m。

2 9105進風巷原支護

9105 進風巷頂部支護形式為：W鋼帶、金屬網、錨桿、錨索聯合支護，第一排采用2、4、6眼布置φ21.6mm×10 300mm錨索，第二排采用1、3、5、7眼布置φ21.6mm×10 300mm錨索，其他眼位布置錨桿。幫部支護形式為：鋼筋鋼帶、金屬網、錨桿聯合支護，每排每幫布置4根幫錨桿，間距900 mm，排距900mm。幫部打幫錨索加強支護，幫錨索采用φ17.8mm×4 200mm錨索，槽鋼方向與巷道方向一致。9105進風巷各種材料的規格為：頂板W鋼帶是7孔鋼帶，型號為5 200mm×220 mm×4 mm，頂錨索型號為φ21.6mm×10 300 mm，幫錨索型號為φ17.8 mm×4 200 mm，頂幫錨桿均是左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB335，型號為φ20 mm× 2 400mm，幫部鋼筋鋼帶采用φ12 mm鋼筋焊接而成，規格為80 mm×3 000 mm，幫部錨索托梁為14號b型槽鋼托梁，長2 000mm，頂板金屬網規格為5 600mm×1 100 mm，巷幫金屬網規格為3 200 mm×1 100 mm。9105進風巷原支護示意圖見圖2。

表1 9號煤地質巖性表

圖1 9105工作面布置圖

圖2 9105進風巷原支護示意圖

3 原支護存在問題

9105 進風巷在支護方面存在不少問題，主要有：

1）依據的支護理論方法單一。新元煤礦巷道支護設計基本上依據懸吊理論和工程經驗，認為必須要用錨索將巷道頂板懸吊在穩定的巖層上，導致頂板錨索較長（8 300 mm，9 300 mm，10 300 mm），造成了支護材料的浪費。

2）頂幫支護不協調。頂板支護強度偏大，巷幫支護強度偏低。

3）支護材料主材和構件不匹配。托板沒有調心功能，在使用過程中易發生剪切作用；支護構件表面積小，預應力擴散效果差。

4）支護參數設計不合理。巷道頂板一般采用錨桿錨索同排布置，造成錨桿受力較小或不受力，實際是增加了支護系統的間排距，降低了支護效果；長錨索增加了施工難度，降低了支護效果。

9103 進風巷支護與9105進風巷支護相同，9103工作面已經回采完畢，從9103進風巷的巷道變形來看，雖然巷道支護存在諸多問題，但巷道在整個服務周期內沒有發生大的變形，完全能夠滿足工作面的使用要求，說明原支護強度偏大，存在較大的優化空間。

4 優化支護設計

9105 進風巷斷面尺寸為5 200 mm×3 500mm，結合試驗點附近地質資料、類似巷道使用情況以及相關數值模擬，確定采用高預應力高強錨桿錨索支護系統支護巷道，桿體為屈服強度不低于500 MPa的高強錨桿，錨索為直徑21.6 mm的強力錨索，高預應力高強錨桿支護的關鍵是預應力及其擴散，所以本次設計中頂板采用整體W鋼帶配合金屬網護頂，巷幫采用W鋼護板配合金屬網護幫，具體設計參數為：錨桿直徑22 mm，長度2 400 mm，頂幫錨桿均采用兩支錨固劑進行錨固，一支規格為MSK2335，另一支規格為MSZ2360，整體W鋼帶的規格為BHW235/280/4-4800-6，錨索直徑為21.6 mm，長度6 300 mm，采用一支MSK2335和兩支MSZ2360進行錨固，金屬網的規格為5 400 mm×1 100 mm；單體W鋼護板的規格為300mm× 460 mm×4mm，幫錨索直徑為17.8 mm，長度4 300 mm，幫金屬網的規格為3 500 mm×1 100mm，具體布置如圖3所示。

圖3 9105進風巷優化支護示意圖

5 技術經濟效益分析

技術上9105進風巷在采用新支護后巷道變形量更小，掘進期間，頂板下沉量不超過20mm，兩幫移近量控制在100 mm以內，回采工作面超前區域頂板下沉量控制在100 mm以內，兩幫移近量小于300mm，完全滿足工作面回采的需要，圖4是井下實拍的支護效果圖。

圖4 9105進風巷井下支護效果圖

經濟上，9105進風巷采用原支護每米的材料成本為1 831.67元，優化支護后的材料成本為1 446.36元，節約385.31元/m，節約21.03%，兩種支護方式的成本計算如表2和表3所示。

表2 9105進風巷高強錨桿支護材料成本計算表

表3 9105進風巷原支護材料成本計算表

在施工進度上，優化支護設計采用短錨索代替了原支護的長錨索，錨索施工時間大大縮短，錨桿排距從900 mm放大到1 000 mm，同樣一天施工7排，掘進進尺多700mm。

6 結論

1）新元煤礦9號煤一次使用順槽巷道原支護強度偏高，采用高預應力高強錨桿支護系統優化支護參數后能夠滿足巷道的安全正常使用。

2）合理優化支護參數后，錨桿間排距放大，加快了施工速度，降低了工人的勞動強度。

3）優化支護參數后，支護材料成本大大降低。

[1]康紅普.煤巷錨桿支護理論與成套技術[M].北京:煤炭工業出版社,2007.

[2]王金華.我國煤巷錨桿支護技術的新發展[J].煤炭學報,2007,32(2):113-118.

[3]康紅普,姜鐵民,高富強.預應力在錨桿支護中的應用[J].煤炭學報,2007,32(7):680-685.

[4]康紅普,姜鐵民,高富強.預應力錨桿支護參數的設計[J].煤炭學報,2008,33(7):722-726.

[5]康紅普,王金華,林健.高預應力強力支護系統及其在深部巷道中的應用[J].煤炭學報,2007,32(12):1233-1238.

（編輯：楊鵬）

Support Optim ization of One-time Gateway in No.9 Coal Seam in Xinyuan CoalM ine

HAO Laibao
(Xinyuan Coal Co.,Ltd.,Shouyang 045499,China)

Taking the intake alley in No.9105 working face of Xinyuan Coal Mine as the research object,the geological data,surrounding rock conditions,and deformation were investigated in depth.On the analysis of the problems of bolt support,the study determines to substitute the originalwhole-anchor support system with high prestressed high-strength bolting system.Practice has proved that the new supportmethods and parameters not only improve the safety of roadway and tunneling speed,but also reduce thematerialcostsof the roadway support.

boltsupport;high prestressing;supportoptimization;savingand reducing consumption

TD 353

A

1672-5050（2016）06-017-04

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.12.005

2016-09-28

郝來寶(1971-)，男，山西盂縣人，大學本科，助理工程師，從事煤礦管理工作。