沿空留巷錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)研究

王 剛

（汾西礦業(yè)兩渡煤業(yè)， 山西 靈石 031302）

引言

沿空留巷支護(hù)技術(shù)是在采煤工作面三角區(qū)后方采取多種支護(hù)措施維護(hù)原巷道，以供下一采煤工作面所用。沿空留巷具有高煤炭采出率、低巷道掘進(jìn)量，可緩解采掘緊張，解決工作面上隅角瓦斯積聚的特點(diǎn)。南關(guān)煤業(yè)為高瓦斯礦井，原有的U型通風(fēng)無法有效解決上隅角瓦斯積聚問題，決定改用沿空留巷改善通風(fēng)。

1 工程概況

南關(guān)煤業(yè)3206工作面布置在山西組3號煤中，煤層總體呈單斜構(gòu)造及局部向斜構(gòu)造，傾向西南，傾角2°～4°，地質(zhì)構(gòu)造簡單，小斷層較發(fā)育，工作面煤層平均埋深320 m，煤厚1.65～1.75 m，平均厚度1.72 m，穩(wěn)定可采。工作面走向長1 450 m，傾向長180 m，采用傾斜長臂采煤法采煤。煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性。工作面正常涌水量2 m3/h，主要為砂巖裂隙水。絕對瓦斯涌出量13.1 m3/min。3號煤頂?shù)装鍑鷰r特性如表1所示。

書道博物館為中村不折創(chuàng)辦，藏品數(shù)量居日本私家之首。該館藏品大多數(shù)是佛典，多出自王樹枏舊藏，另外還有得自梁素文、何孝聰、孔憲廷、龔煦春等舊藏，以及在中國旅行的日本人的收集和收購。除了敦煌寫經(jīng)外，該館還藏有多種珍貴的古籍寫本，如《老子道德經(jīng)》、《抱樸子》、《鄭注論語》（2件）、《南華真經(jīng)》（2件）、《春秋左氏傳》（3件）、《搜神記》、《三國志》（2件）等。

表1 3號煤層頂?shù)装鍑鷰r特性表

2 沿空巷道錨網(wǎng)索支護(hù)機(jī)理[1-2]

1）錨桿支護(hù)為快速支護(hù)技術(shù)，它能適應(yīng)沿空巷道覆巖回轉(zhuǎn)下沉造成巷內(nèi)淺部頂板離層破碎的要求，它能及時(shí)快速地懸吊頂板淺部圍巖。

2）錨桿支護(hù)為主動(dòng)支護(hù)，它能改善巷道淺部松散破碎圍巖的力學(xué)性能，增強(qiáng)煤體的殘余強(qiáng)度，在巷道圍巖淺部形成“承載拱”，從而達(dá)到對實(shí)體煤幫、頂板的支護(hù)強(qiáng)度要求。

3.3.1 錨索長度

3 錨網(wǎng)索支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)的必要性研究

經(jīng)計(jì)算知N=0.94根/m。

每天都會(huì)加班，不加班倒是例外。走出公司大樓，天已經(jīng)黑了，星星也都亮起來了，拖著疲憊的身體在大街上走著。已經(jīng)是深秋，這南方的天氣到晚上也是有點(diǎn)涼意的，公交站有許多的上班族在等車，有疲憊的，有煩躁的，有人在罵今天的98路怎么還不來？也有人在低頭默默地玩手機(jī)。

式中：K1為采動(dòng)影響系數(shù)，取2；γ為上覆巖層體積力，取0.025 MN/m3；φ為內(nèi)摩擦角，取30°；H為巷道埋深，取320 m；a為巷道當(dāng)量半徑，取1.94 m；C為黏結(jié)力，取7.0 MPa；Pi為支護(hù)阻力，取0.15 MPa；K2為煤巖體力學(xué)參數(shù)修正系數(shù)，取0.22。

組合框架節(jié)點(diǎn)試件的骨架曲線如圖6所示。表4為節(jié)點(diǎn)骨架曲線不同階段特征點(diǎn)的實(shí)測值。從整體來看，在屈服荷載前，各試件骨架曲線上升段基本重合，沒有明顯的拐點(diǎn)，并保持一定的彈性直線段，試件剛度較大；隨著荷載的增大，試件的骨架曲線逐漸向橫坐標(biāo)靠攏，出現(xiàn)一定的剛度退化現(xiàn)象；達(dá)到峰值荷載后，試件剛度退化越發(fā)明顯，此時(shí)骨架曲線開始下降，其后期曲線下降段較為平緩，表明節(jié)點(diǎn)具有較好的變形能力。

巷道極限平衡區(qū)深入巷道深度Δ=R-a=3.03 m。由于煤礦用錨桿長度一般為1.8～2.2 m，遠(yuǎn)小于巷道極限平衡區(qū)深度，無法有效錨固巷道深部圍巖，必須配合錨索支護(hù)。

將數(shù)據(jù)代入式（1）計(jì)算得R=4.97 m。

3.2 錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)[3-4]

3.2.1 錨桿長度

依據(jù)錨桿的懸吊理論，錨桿長度L為：

式中：L1為錨桿有效錨固長度，取1.72 m；L2為錨桿外露長度，取0.1 m；L3為錨桿錨入穩(wěn)定巖層長度，取0.3 m。

經(jīng)計(jì)算可知，L≥2.12 m。

3.2.2 錨桿直徑

愛國主義是應(yīng)對經(jīng)濟(jì)全球化考驗(yàn)的有力保障。正因?yàn)槿绱耍跉W美同學(xué)會(huì)成立100周年慶祝大會(huì)上的講話中，習(xí)近平總書記指出：“愛國主義始終是激昂的主旋律，始終是激勵(lì)我國各族人民自強(qiáng)不息的強(qiáng)大力量。不論樹的影子有多長，根永遠(yuǎn)扎在土里；不論留學(xué)人員身在何處，都要始終把祖國和人民放在心里。”[注]習(xí)近平：《在歐美同學(xué)會(huì)成立100周年慶祝大會(huì)上的講話》，《人民日報(bào)》2013年10月22日，第2版。愛國主義凝聚起中華民族的力量，強(qiáng)大的國家主權(quán)保障著中國社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展。中東地區(qū)亂象叢生與中國這邊風(fēng)景獨(dú)好形成鮮明的對比，更能體現(xiàn)出弘揚(yáng)愛國主義精神、建設(shè)強(qiáng)大國家主權(quán)的重要意義。

依據(jù)錨桿的拉拔力與承載相等原理確定錨桿直徑：

式中：Q為錨桿錨固力，取80 kN；qt為錨桿抗拉強(qiáng)度，取 400 MPa。

依據(jù)懸吊理論，確定錨索長度L為：

由上述仿真結(jié)果可知，無限幅機(jī)構(gòu)作用時(shí)，鉆桿的最大變形為14.0 mm，鉆桿與鉆頭間連接處的局部最大應(yīng)力為247 MPa，應(yīng)力集中比較嚴(yán)重。在鉆桿的中部撓度最大區(qū)域增加限幅約束后，鉆桿的最大變形減小到1 mm，局部最大應(yīng)力減小到69.4 MPa，結(jié)果表明在鉆桿中部添加支撐機(jī)構(gòu)可以有效提高鉆具支撐剛度，改善鉆具受力狀態(tài)。因此有必要對鉆具進(jìn)行輔助支撐，防止鉆具形變。

通常錨桿間距、排距一致，依據(jù)錨桿有效承載巖體質(zhì)量，則錨桿間排距

公司治理的產(chǎn)生是要解決所有者和經(jīng)營者之間利益不一致而產(chǎn)生的委托代理關(guān)系，即公司剩余索取權(quán)和剩余控制權(quán)的分配問題，包含公司內(nèi)部股東及管理層之間，也包含公司之外的因素之間的利益分配。鑒于此，現(xiàn)代公司治理有內(nèi)部公司治理和外部公司治理之分。狹義的公司治理主要指公司中股東大會(huì)、董事會(huì)、監(jiān)事會(huì)和經(jīng)營管理層之間的權(quán)利制衡機(jī)制，通過有關(guān)制度，明確所有者和經(jīng)營者之間的權(quán)利和責(zé)任關(guān)系，主要涉及公司的內(nèi)部治理。而廣義的公司治理則是通過一系列的內(nèi)部制度或外部制度來制衡公司與所有利益相關(guān)者之間的利益關(guān)系，維護(hù)公司利益，實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化的目標(biāo)。廣義的公司治理結(jié)構(gòu)，涉及內(nèi)部治理和外部治理之間的協(xié)調(diào)問題。

式中：Q'為錨桿實(shí)際錨固力，大于預(yù)緊力80 kN，取100 kN；K為安全系數(shù)，取2；γ為煤體容重，一般13～18 kN/m3，取 15 kN/m3。

經(jīng)計(jì)算知a=1.04 m[3-4]。

3.3 錨索支護(hù)設(shè)計(jì)

3）錨索支護(hù)為主動(dòng)支護(hù)，它能將沿空巷道頂板不穩(wěn)定巖層錨固到上部穩(wěn)定巖層中，加強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性，避免頂板斷裂線發(fā)生在實(shí)體煤幫處。

盡管張安琪現(xiàn)在的英語發(fā)音很標(biāo)準(zhǔn)，但張安琪說，一年前，她和同學(xué)們的英語口語水平都很一般，不僅語速、語調(diào)有問題，而且發(fā)音時(shí)都還帶著一股濃濃的“土味”。

經(jīng)計(jì)算知d=15.98 mm。

式中：L1為錨索有效錨固長度，一般為1.5～2.0 m，此處取2 m；L2為錨索外露長度，一般為0.3～0.4 m，此處取0.4 m；L3為錨索的有效長度，取1.376倍巷寬，即3.72 m。

經(jīng)計(jì)算知L≥6.12 m。

3.3.2 錨索支護(hù)密度

錨索支護(hù)密度為：

式中：K為安全系數(shù)，取2；B為巷道寬度，現(xiàn)場取2.7m；h為巷道破碎深度，取3.03 m；F為錨索最小拉斷力，設(shè)定錨索直徑17.8 mm，則取260 kN。

3.2.3 錨桿間排距

依據(jù)彈塑性極限平衡理論，巷道圍巖極限平衡區(qū)半徑為：

3.3.3 錨索間排距

排距M1=n/N；間距M2=0.85B/n

式中：n為每排錨桿數(shù)，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)狀，取5個(gè)；N為錨索支護(hù)密度，取0.94根/m。代入公式計(jì)算得M1=5.31 m，M2=0.46 m。

證明 當(dāng)k≥2,n-k≥2時(shí),An,k為哈密頓連通圖,即?u,v∈V(An,k),u,v間存在一條哈密頓路.同樣,An,k也為一個(gè)哈密頓圖,即圖中存在一個(gè)哈密頓圈.證明An,k為3*-連通圖,只要證明?u,v∈V(An,k),An,k內(nèi)存在3*-(u,v)容器.下面用分類討論的方法來證明.主要分為兩種情形:第一種情況是u,v屬于同一個(gè)子圖;第二種情況是u,v屬于不同的子圖.

4 工業(yè)試驗(yàn)

錨網(wǎng)索支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)詳見表2。

圖1解釋說明了沿空巷道圍巖隨工作面推進(jìn)時(shí)形變特征：沿空巷道在工作面前方30 m時(shí)開始變形，在工作面后方60 m處變形基本停止，且巷道變形速度最快點(diǎn)在0 m處，在區(qū)間[20，-60]應(yīng)加強(qiáng)巷道的臨時(shí)支護(hù)，如使用單體支柱配合鉸接頂梁支護(hù)，可確保作業(yè)安全；沿空巷道頂板變形最為強(qiáng)烈，達(dá)180 mm，實(shí)體煤幫、底板次之，充填體最弱。

即第j個(gè)行業(yè)生產(chǎn)1單位產(chǎn)品所需的全部勞動(dòng)等于第j個(gè)行業(yè)生產(chǎn)1單位產(chǎn)品所需的直接勞動(dòng)加上生產(chǎn)所有中間投入所需的勞動(dòng)之和。

自主呼吸試驗(yàn)（SBT）是指運(yùn)用T管或低水平支持的自主呼吸模式于接受有創(chuàng)機(jī)械通氣的患者，通過短時(shí)間（30 min～2 h）的動(dòng)態(tài)觀察，以評價(jià)患者完全耐受自主呼吸的能力，借此達(dá)到預(yù)測撤機(jī)成功可能性的目的[9-10]。給予呼吸肌功能鍛煉，下調(diào)壓力支持水平（PS），使潮氣量（VT）＞5 ml/kg為目標(biāo)，保持PEEP和FiO2不變，如有以下任何一項(xiàng)指標(biāo)將終止鍛煉：1）患者主觀感覺不適；2）SpO2＜90%；3）HR＞120次/分；4）SBP＞140mmHg；5）VT＜5 ml/kg；6）RR＞30次/分；7）胸腹矛盾運(yùn)動(dòng)；8）輔助呼吸機(jī)參與。

表2 錨網(wǎng)索支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)匯總

圖1 巷道形變特征曲線

5 結(jié)論

1）該支護(hù)方案切實(shí)有效，巷道圍巖變形得到了有效控制。沿空巷道頂板變形最為強(qiáng)烈，達(dá)180 mm，實(shí)體煤幫、底板次之，充填體最弱。

2）巷道圍巖變形區(qū)間為工作面前方30 m至工作面后方60 m，此段應(yīng)強(qiáng)化巷道的臨時(shí)支護(hù)，尤其注意巷道頂板的控制。