強(qiáng)動壓影響下五陽煤礦7609工作面運(yùn)輸巷圍巖控制技術(shù)

王濤斌

（潞安環(huán)能股份有限公司五陽煤礦，山西 長治046200）

1 工程概況

五陽煤礦主要開采山西組中下部的3#煤層為主要開采對象，井田內(nèi)該煤層賦存穩(wěn)定，亮煤數(shù)量豐富，暗煤和貧瘦煤次之。7609工作面主要位于76采區(qū)，運(yùn)輸巷長度為1355m，標(biāo)高介于348.7m到407.2m之間，南、北方分別為7607工作面和7609回風(fēng)巷，東、西部分別為76架空人車巷和放水巷，7607工作面和7609回風(fēng)巷呈平行方向發(fā)展。通過對76采區(qū)回采巷道礦壓監(jiān)測和井下現(xiàn)場結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，回采巷道的兩幫發(fā)生嚴(yán)重變形，最大移近量約為1m，部分巷道存在嚴(yán)重底鼓現(xiàn)象。為了確保7609運(yùn)輸巷的安全使用，對錨桿、錨索的支護(hù)參數(shù)優(yōu)化，控制圍巖變形顯得十分必要。

2 巷道圍巖變形分析及支護(hù)參數(shù)優(yōu)化

2.1 巷道圍巖變形分析

實地考察結(jié)果顯示，7603工作面的巷道頂板相對完整，無明顯變形和下沉現(xiàn)象，局部地段存在底板鼓起現(xiàn)象，以兩幫的巷道變形為主。將運(yùn)輸巷變形的原因歸結(jié)如下：

1）側(cè)向支承壓力：由于7607工作面即將開始回采工作，在開采進(jìn)行過程中，采空區(qū)所產(chǎn)生的應(yīng)力會轉(zhuǎn)移至7606與7609工作面間的煤柱上，形成支承壓力，7609運(yùn)輸巷與該煤柱的距離僅為25m，趨近于側(cè)向支承壓力的峰值，在巷道掘進(jìn)的過程中，在高應(yīng)力作用下，極有可能產(chǎn)生頂板離層和冒頂?shù)茸冃维F(xiàn)象，直接威脅到施工安全性。

2）采動影響：受工作面接替緊張的影響，在7609工作面在掘進(jìn)過程中，7607工作面即開始回采，在回采過程中，7609工作面的圍巖處于急劇活動狀態(tài)，在運(yùn)輸巷掘出后，不可避免的受到7607工作面開采所致采動的影響，引發(fā)圍巖變形。

3）7607工作面支護(hù)方式：在7607工作面開采的過程中，受頂板支護(hù)強(qiáng)度過大的影響，使其不能完成完全冒落觸干矸，這也加劇了懸臂梁的形成，導(dǎo)致7609工作面的基本頂發(fā)生回轉(zhuǎn)下沉，對煤柱形成擠壓，導(dǎo)致運(yùn)輸巷發(fā)生變形。

2.2 掘進(jìn)巷道支護(hù)參數(shù)優(yōu)化

在明確五陽煤礦地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，結(jié)合對巷道支承壓力分布狀況和強(qiáng)動壓條件下巷道穩(wěn)定性的原理進(jìn)行綜合分析，確定了與該巷道相匹配的錨桿錨索支護(hù)參數(shù)，并借助于數(shù)值模擬分析方法，制定了相應(yīng)的支護(hù)方案。基于高預(yù)應(yīng)力條件下，應(yīng)采用高強(qiáng)錨桿和錨索進(jìn)行協(xié)調(diào)支護(hù)，對斷面進(jìn)行預(yù)留，抗讓結(jié)合，巷道涼拌采用高強(qiáng)錨桿和樹脂加長錨固，并運(yùn)用錨索加固，實現(xiàn)“挾頂?shù)祝貎蓭汀钡哪康摹?/p>

在計算機(jī)模擬結(jié)果進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，將7609運(yùn)輸巷錨桿、錨索的支護(hù)方案設(shè)計見圖1和圖2。在運(yùn)輸巷的頂板和兩幫分別布置錨桿7根和4根，頂錨桿和幫錨桿的間距分別設(shè)置為800mm和1000mm，錨桿排距間距設(shè)置為900mm。

頂板錨桿：選用規(guī)格為22mm×2400mm的左旋無縱筋螺紋鋼高強(qiáng)錨桿，同時配以規(guī)格為12mm×150mm×150mm的拱形托盤和高強(qiáng)螺母，設(shè)置尼龍墊圈和調(diào)心球墊，鉆孔直徑不大于30mm。選用K2335和Z2360藥卷各一個，確保托板的厚度＞36，拱形承載力大于255kN，搭配金屬網(wǎng)和鋼筋梯子梁對頂板進(jìn)行支護(hù)。其中，金屬網(wǎng)為菱形，規(guī)格為5500mm×1000mm，相鄰網(wǎng)的搭接設(shè)置為100mm，采用鐵絲紐扣進(jìn)行連接。梯子梁由16mm的鋼筋支撐，長、寬分別為5300mm和1200mm。

兩幫錨桿：選用左旋無縱筋螺紋鋼高強(qiáng)錨桿，規(guī)格為22mm×2400mm，同時配以拱形托盤和高強(qiáng)螺母，規(guī)格為12mm×150mm×150mm，鉆孔直徑小于30mm，選用K2335和Z2360藥卷各一個，加長樹脂錨固。

圖1 7609工作面運(yùn)輸巷的錨桿布置圖

圖2 7609工作面的錨索布置圖

頂板錨索：選用1×19股高強(qiáng)度低松弛鋼絞線加固定案，確保其延伸率在5%以下，每排布置3個直徑為22mm的錨索，長度為7300mm，間距和排距分別為1600mm和1800mm。選用K2335和Z2360樹脂錨固劑各1支，錨固長度設(shè)置為1.97m，在錨固端1.9m處設(shè)置擋圈。選用規(guī)格為16mm×300mm×300mm的高強(qiáng)球星托盤作為錨索托盤，托盤高度應(yīng)在60mm以上，預(yù)緊力不小于250kN，外露長度介于200mm到300mm之間。

3 礦壓監(jiān)測分析

3.1 表面位移檢測數(shù)據(jù)

在對運(yùn)輸巷表面位移情況進(jìn)行監(jiān)測的過程中，結(jié)合圍巖變形情況，相鄰測站之間的距離設(shè)置為50-60m，在巷道掘出后布設(shè)觀測點(diǎn)，在斷面布置當(dāng)日對位移量進(jìn)行測量，以后每日測量1次，借助于皮卷尺，對掘進(jìn)工作面和監(jiān)測斷面之間距離進(jìn)行兩側(cè)，實現(xiàn)對圍巖狀態(tài)的判定，一旦巷道出現(xiàn)突發(fā)狀況，應(yīng)立即采取相應(yīng)的處理措施。

3.2 結(jié)果分析

如圖3所示，在1-10d，頂板位移和兩幫位移相對明顯，兩幫移近量約為15mm，在10-25d，兩幫移近速率放緩，25d后，兩幫移近量趨于穩(wěn)定，約為40mm。同時，在1-14d，頂板移近量約為40mm，在90d后趨于穩(wěn)定，移近量約為90mm。

圖3 運(yùn)輸巷的表面位移曲線

4 結(jié)語

受側(cè)向支承壓力、7605工作面采動以及7607工作面支護(hù)方式等因素的影響，使得五陽煤礦運(yùn)輸巷發(fā)生變形。針對變形問題，基于對7609工作面的地質(zhì)情況進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，基于強(qiáng)動壓狀態(tài)下，對錨桿、錨索的支護(hù)方式進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，并對礦山壓力進(jìn)行了監(jiān)測，結(jié)果顯示，巷道圍巖變形得到有效控制，支護(hù)成本明顯降低，取得了良好效果。