金寶屯煤礦采區軟巖巷道礦壓顯現規律與支護歷程

王曉明

摘? ? 要：本文分析了金寶屯煤礦采區巷道礦壓顯現規律，通過實踐總結了該礦軟巖支護歷程，為深部煤層軟巖巷道的支護提供了重要的借鑒意義。

關鍵詞：深部煤層;軟巖巷道;支護技術探索

1? 引言

金寶屯煤礦位置內蒙古科左后旗境內，中央并列式立井開拓。-650m單一水平分帶式開采，地面絕對標高132.5m，煤層開采深度800米左右，設計單翼開采年產量90萬噸/年，進入煤系地層，圍巖為軟巖，礦壓明顯，采準巷道支護困難。從2004年建礦投產到現在16中，本礦對多種支護形式進行嘗試，取得實效，本人對金寶屯煤礦采區巷道礦壓進行分析和支護實踐進行總結，以便對軟巖支護有新的探索。

2? 工程地質條件

煤層頂底板巖石物理性質。

老頂：粉砂巖，厚度在9m～10m，灰綠色，泥質膠結。

直接頂：粉砂巖，厚度在1.3m～1.65m，灰色塊狀致密較軟。

偽頂：炭質頁巖，厚度在0m～1.05m，灰色塊狀。

直接底：泥巖，厚度在20m～50m，灰黑色，層狀質軟。

3? 礦井地壓

金寶屯煤礦礦山壓力特征，主要是采區工作面兩道壓力明顯，圍巖膨脹和糯變，工作面頂板下沉和冒高，煤壁的片幫和掉塊，底板的隆起，因此我們重點研究井巷地壓。

3.1? 自重應力

煤層賦存深度距離地表近800m，上覆巖層以泥巖，泥質砂巖為主，遇水易泥化，巖體具較大的糯變形能，這樣，巖體內某一點的垂直正應力和水平正應力可以認為相等，按下式計算

3.2? 構造應力

金寶屯煤層沉積盆地，在煤層沉積形成后，受構造變動影響，斷層向斜構造以北東向為主，實測地應力較大，應力平均值為38npw已現經開采和正在開采，N301區、S102區存在斷層構造，落差在2.7以上，裂隙密度約5條/kg，N105區接近煤盆地沉積中心，靠近兩南屯向斜構造軸部，煤層直接頂板泥巖粉砂質泥巖互層較厚，可達18m，加之兩側N102區和N106區已回采完畢，采空區尚未冒壓落實，按遼寧工程技術大學計算結果來看，不支護條件受塑半徑kp=19.948m，故而影響到N105區工作面上下兩道礦壓明顯增大，掘進期間和回采階段兩道大量冒頂，冒頂長度達4m之多，寬度5m以上。

3.3? 頂底板巖石

我們對井巷冒落帶進行觀測和計算

冒落帶。煤層采出后，由于頂板巖層的平衡狀態遭到破壞，從而導致頂板塌落形成冒落帶。金寶屯煤礦屬于傾斜煤層，冒落高度可按下式計算

金寶屯煤礦在N106區工作面送開切眼，采用錨桿、錨索聯合支護形式，曾經先后三次出現大面積頂板下沉冒落事故，自巷道底板量至最大冒落點，可達14.7m高度，創出巷道高度3.6m，與計算結果相吻。

金寶屯煤礦頂板巖性為泥巖，單向抗壓強度σc=18Mpn

采用三節棚支護，頂板表現出塑性變形，雖然經過多次拉底也無法達到圍巖穩定巷道不變形，N102區回風順槽頂底移近量觀測記錄如下：

4? 支護實踐

本礦在上級部門支持下，不斷地探索金寶屯煤礦軟巖支護形式，其演變大致可分四個階段。

第一階段初始階段。金寶屯煤礦于2003年三月進入首采區的采區準備，采用錨錨桿噴漿支護形式，施工10m后原錨噴支護巷道發生變形，噴體脫落，斷頂移近量達1m，隨后改為25U單層圓棚支護，滿鋪零星金屬網，掘進支護20m后，2.5m圓棚頂梁發生扭曲變形，為加強支護增加支護密度，棚距改為1m三架，

第二階段，嘗試階段。巷道采用復合支護錨噴網+36U型鋼支架，本礦在N106區穿層皮帶道進行錨網+36U型鋼聯合支護，錨桿支護參數：錨桿直徑φ22mm，材質等強左螺紋鋼，長度2.4m，間排距700mm×800mm，給棚36U型鋼圓棚一米3架，由于錨桿支護強度不夠，頂板離層下沉，單層鋼支護承載過大變形，后又翻給雙層圓棚。

第三階段，采用三節棚快速掘進，再翻給雙圓棚，增加支護強度，由于翻給棚時頂板易冒落，易出現頂板事故，且勞動強度大，支護效果還不理想

第四階段，錨索聯合支護，

中國礦大與我礦工程技術人員在我礦搞軟巖巷道聯合支護試驗取得成功。

總結分析金寶屯煤礦軟巖回采巷道變形破壞特征以及發生強烈變形破壞的原因，從加固破碎巖體和提高支護阻力兩方面綜合研究入手，采用錨網噴架棚聯合支護，使 U型鋼棚和錨網噴支護分別在承載力和支護工藝上實現優勢互補，形成一個高效而穩定的圍巖承載體系。

錨桿支護參數

頂板和幫錨桿采用Φ22×2400mm的螺紋鋼錨桿，樹脂藥卷錨固，錨桿間排距800mm×800mm。底板采用水脹錨桿控制底鼓，水脹錨桿通過膨脹錨固，可以實現全長錨固，錨桿間排距為900mm×800mm。

錨索支護參數

頂板采用Φ17.8mm×7000mm的錨索加強支護，樹脂藥卷錨固，錨索間排距800mm×800mm。

U型鋼棚支護參數

采用雙層U40型鋼圓形棚，每節搭接長度為 550 =mm，每搭接處上4套卡纜，棚子每米三架。

金寶屯煤礦通過支護改革，將單純U型鋼棚支護改為錨網噴架棚聯合支護，極大的改善了工人的作業環境，減小了工人的勞動強度，減少了工作人員，節約了支護成本，有利于安全生產，效果很顯著，并且為深部煤層軟巖巷道的支護提供了重要的借鑒意義。