縱裂隙發育頂板回采巷道支護優化研究

白世民

【摘? 要】針對延安市禾草溝一號煤礦有限公司5號煤層回采巷道變形量大的問題，進行現場調研和破壞機理分析，對原支護系統進行了優化和試驗。結果表明：優化后，巷道頂底板和兩幫的最大變形量分別45 mm和108 mm，圍巖的變形得到了有效控制，取得了良好的支護效果。

【Abstract】In view of the large deformation of No.5 coal seam roadway in Yan 'an Hecaogou No.1 Coal Mine Company Limited， field observation and failure mechanism analysis are carried out， and the original support system is optimized and tested. The results show that the deformation of roof and floor， two sides is 45mm and 108mm respectively. The deformation of surrounding rock has been effectively controlled， and good supporting effect has been obtained.

【關鍵詞】回采巷道;錨桿支護;優化

【Keywords】mining roadway; bolt support; optimization

【中圖分類號】U455? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）08-0190-02

1 引言

錨網索支護是煤礦巷道主要的支護方式，它主要有懸吊、組合梁、圍巖補強等作用，它的作用原理是充分利用錨網索支護強化提高巷道圍巖的抗剪切破壞能力，在一定范圍內提高圍巖的強度和穩定性，從而形成承壓拱結構，抵抗巷道圍巖變形，支撐維護巷道[1]。康紅普等[2]總結了煤礦預應力錨桿支護技術的發展和應用，指出了預應力的重要性與應用，認為以往的設計施工，忽略了預應力錨網索，導致錨網索不能較好地調動圍巖自身的強度和穩定性。文獻[3]進一步指出普通錨網索本身的強度不高，受巷道圍巖條件和采動的影響容易發生破壞，造成錨網索難以發揮最大作用。文獻[4]針對高應力軟巖硐室提出了高位恒阻讓壓的技術觀點，并結合注漿和反底拱對高預應力軟巖硐室進行了加固，取得了良好的效果。上述研究成果對于巷道支護優化具有借鑒意義。一般情況下，煤礦頂板是層狀結構，存在大量水平層理，很少有研究者關注縱向裂隙發育對頂板支護的影響。

延安市禾草溝一號煤礦有限公司（簡稱禾草溝一礦）的回采巷道存在變形量大、多次返修、維護費用高的問題。鑒于此，禾草溝一礦決定在15214工作面回風平巷進行詳細分析，并以此為基礎實施錨網索支護優化，以達到控制巷道圍巖變形，提高巷道穩定性，降低巷道維護成本的目的。

2 禾草溝一礦工程概況

禾草溝一礦位于子長縣余家坪鄉，距子長縣城約15km。5號煤層位于瓦窯堡組第四段頂部，平均厚度2.19m，直接頂為0.6m的油頁巖，老頂為4.8m的細砂巖，底板為泥質粉砂巖。15214工作面采用走向長壁后退式全部垮落的綜合機械化采煤方法。15214工作面順槽采用矩形斷面，斷面4.2m×2.5m，煤柱留設寬度20m。

3 禾草溝一礦現有支護系統分析

3.1 現有支護系統

現有工作面回采巷道采用錨網索支護。頂板采用？準20×2200mm的普強錨桿進行支護，配合1支CK2360樹脂錨固劑和10mm的Q235碟形鋼托盤，錨桿間排距為800×900mm，錨桿鋼帶使用？準12mm鋼筋制成，規格4000×80mm;采用？準17.8×7300mm的錨索加強支護，配2支CK2360樹脂錨固劑和10mm厚的Q235碟形大托盤，錨索采用“五花”布置，間排距為1800×2700mm。右幫采用？準16×1900mm螺紋鋼錨桿，左幫采用？準20×2000mm玻璃鋼錨桿加配木托盤，間排距為1100×1600mm。

錨桿錨固力不低于80kN，頂錨桿預緊力矩不低于150N·m，幫錨桿預緊力為40N·m，錨桿外露長度10～50mm;錨索預緊力矩不低于130 N。錨固力不小于220 kN，錨索張拉為25～28 MPa。

3.2 現有支護系統分析

回采巷道產生較大變形的原因除巷道圍巖條件和采動影響外，在支護方面還存在以下問題：首先是支護材料方面：螺紋退絲，說明螺紋形式或材質需優選;錨桿托盤拉穿，說明托盤厚度和材質不匹配、缺少墊片;錨索托盤翻盤，平托盤受力性能較差，需對托盤厚度、材質進行優化。其次是支護技術及工藝方面：巷幫木托盤改變了錨桿承載特性，需進一步考慮;頂板錨桿托盤切入頂板，建議適當增加托盤尺寸;實體煤側玻璃鋼錨桿在鉆孔30～50cm范圍內錨固，存在錨固缺陷，致使錨桿無法起到支護作用，需要改進支護工藝;需要對特殊地段加強支護。

4 支護優化方案

4.1 支護方案

4.1.1 錨桿支護系統

如圖1所示，錨桿類型為普強預應力錨桿，頂板采用為？準20×2200mm，如不采用小煤柱沿空掘巷段的實體幫采用？準16×1800mm的螺紋鋼錨桿，小煤柱沿空掘巷段的實體幫則采用？準18×1800mm的錨桿，工作面側幫采用？準20×1800mm的玻璃鋼錨桿，配合1卷K2360的樹脂錨固劑。