大排距支護(hù)技術(shù)在巷道快速掘進(jìn)中的應(yīng)用

摘 要：本文以友眾煤礦30106回風(fēng)平巷地質(zhì)條件為基礎(chǔ)，使用大直徑錨索、超高強(qiáng)錨桿、高剛度護(hù)表材料，加大錨桿（索）間排距，形成“高強(qiáng)度、高剛度、低密度”的支護(hù)方案。結(jié)果表明，大排距支護(hù)方案可降低鉆孔施工的工程量，并減少支護(hù)材料消耗，提高掘進(jìn)速度。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度；高剛度；大排距；快速掘進(jìn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.070

1 工程概況

山西壽陽段王集團(tuán)友眾煤礦3號(hào)煤層厚1.20～2.65m，平均厚度2.05m。頂板為砂質(zhì)泥巖、泥巖。底板砂質(zhì)泥巖、泥巖。泥巖頂板的抗壓強(qiáng)度為26.5～89.6MPa，整體強(qiáng)度較低；底板的抗壓強(qiáng)度為63.0～73.1MPa。

為提升友眾煤礦煤巷整體支護(hù)效能，現(xiàn)以友眾煤礦30106回風(fēng)平巷為施工對(duì)象，針對(duì)現(xiàn)有支護(hù)方案，通過優(yōu)化錨桿、錨索的長(zhǎng)度、直徑、材質(zhì)等幾何參數(shù)和加長(zhǎng)錨的臨界錨固長(zhǎng)度，提高錨桿支護(hù)排距，形成“高強(qiáng)度、高剛度、低密度”的大排距巷道支護(hù)方案，提高巷道快速掘進(jìn)的水平。

2 現(xiàn)有支護(hù)方式評(píng)價(jià)

友眾礦3號(hào)煤層回采巷道凈斷面為4.0×2.8m，巷道類型為半煤巖巷，幫部?jī)H對(duì)煤層部分進(jìn)行支護(hù)，巖幫不支護(hù)，巷道緊跟3號(hào)煤層頂板掘進(jìn)。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研現(xiàn)有的支護(hù)方案及參數(shù)發(fā)現(xiàn)，友眾礦3號(hào)煤層現(xiàn)有支護(hù)形式及參數(shù)雖然能滿足支護(hù)要求，支護(hù)整體效果較好，但從提高煤巷支護(hù)效能與掘進(jìn)速度的角度考慮，仍然存在以下問題：

（1）巷道支護(hù)效能低。友眾礦煤層埋藏較淺，頂板壓力較低，礦壓顯現(xiàn)不太劇烈，現(xiàn)有錨固系統(tǒng)中錨桿支護(hù)強(qiáng)度在0.15～0.2pa以上，錨索破斷力在30t以上，錨桿索提供的支護(hù)密度對(duì)于淺埋煤層回采巷道明顯富余，造成支護(hù)效能的嚴(yán)重浪費(fèi)。（2）錨桿（索）預(yù)緊力不足。在30106回風(fēng)巷、30104運(yùn)輸巷頂板及煤幫存在網(wǎng)兜現(xiàn)象，錨桿（索）預(yù)緊力不能有效控制住巷道的擴(kuò)容變形，現(xiàn)場(chǎng)扭矩實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)錨桿扭矩與預(yù)緊力的轉(zhuǎn)換效率較低。（3）頂板及煤幫使用鋼塑網(wǎng)進(jìn)行護(hù)表，護(hù)表剛度較低，錨桿、索預(yù)緊力不能有效的擴(kuò)散到圍巖表面。（4）支護(hù)強(qiáng)度不能滿足沿空留巷的需求，在工作面回采及留巷階段，需要進(jìn)一步加固支護(hù)，工程量及耗材較大。

3 支護(hù)方案及參數(shù)優(yōu)化

針對(duì)現(xiàn)有支護(hù)方案的不足，在確保支護(hù)方案能夠適用于沿空留巷的二次采動(dòng)巷道的前提下，以提高巷道掘進(jìn)速度為目的，使用長(zhǎng)錨桿大間排距強(qiáng)護(hù)表支護(hù)設(shè)計(jì)原則，對(duì)支護(hù)方案及參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。巷道支護(hù)形式如圖1所示。

（1）頂板錨桿。采用4根MSGLD-400/18×2400錨桿，間排距1100×1000mm，靠近巷幫的錨桿安設(shè)角度為與鉛垂線成15°，采用一支MSCK2360樹脂錨固劑加長(zhǎng)錨固，預(yù)緊力大于60kN，安裝扭矩大于300N·m。采用4200×1200mm的鋼筋經(jīng)緯網(wǎng)配合GRT-M3鋼帶護(hù)表，提高護(hù)表剛度。（2）頂板錨索。每隔一排錨桿布置一組（2根）錨索，錨索與錨桿排距為500mm。錨索布置的間排距為900×1000mm，采用兩支MSCK2360錨固劑加長(zhǎng)錨固，初始張拉力不小于80-120kN。每套錨索均應(yīng)采用萬向調(diào)心球墊。（3）非回采側(cè)幫部。采用3根MSGLD-400/18×2200錨桿，間排距1000×1000mm，靠近頂板的錨桿安設(shè)角度為與水平線成15°，采用一支MSCK2360樹脂錨固劑加長(zhǎng)錨固，預(yù)緊力大于50kN，預(yù)緊力矩大于250N·m。采用2600×1200mm的格賓網(wǎng)或者8號(hào)鐵絲經(jīng)緯網(wǎng)配合M3鋼帶護(hù)表。

根據(jù)支護(hù)設(shè)計(jì)方案，折算掘進(jìn)1m長(zhǎng)度巷道需要使用的支護(hù)材料量，如表1所示。

4 支護(hù)效果分析

按照大排距支護(hù)方案，在巷道掘進(jìn)過程中，對(duì)600m范圍內(nèi)的巷道表面變形、頂板離層及頂板巖層裂隙發(fā)育情況進(jìn)行了跟蹤觀測(cè)，結(jié)果如下：

（1）巷道兩幫移近量最大值為24mm，其中非回采側(cè)幫部9mm，回采側(cè)幫部15mm；頂板下沉量最大值為9mm。（2）定期觀測(cè)頂板離層發(fā)現(xiàn)，在距離掘進(jìn)迎頭25m以外，頂板離層趨于穩(wěn)定，基本在5mm左右。（3）在頂板變形相對(duì)較大的地方，進(jìn)行鉆孔窺視，窺視結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在距離巷道表面400mm以上的地方，頂板深部局部巖層存在不同程度破碎的情況，但破碎范圍較小，雖然節(jié)理和裂隙有所發(fā)育，但在相鄰兩個(gè)巖層交界面上并沒有發(fā)生明顯的離層。

上述礦壓顯現(xiàn)的觀測(cè)結(jié)果表明，優(yōu)化后的大排距支護(hù)方案支護(hù)效果良好。

5 結(jié)語

（1）一次支護(hù)最大化，避免了以后進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)繁縟的工程，總體上可以節(jié)省工程量及材料量。（2）使用大直徑錨索、超高強(qiáng)錨桿、高剛度金屬網(wǎng)和鋼帶，加大錨桿（索）間排距，形成“高強(qiáng)度、高剛度、低密度”的支護(hù)方案，可降低鉆孔施工的工程量，并減少支護(hù)材料消耗，提高掘進(jìn)速度，降低支護(hù)成本。

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作者簡(jiǎn)介：邵國(guó)良（1967-），男，山東海陽人，生產(chǎn)礦長(zhǎng)。