大斷面錨網(wǎng)支護巷道綜掘快速成巷技術(shù)研究

楊玉江 焦作煤業(yè)（集團）新鄉(xiāng)能源有限公司

一、工程概況

趙固二礦西軌道大巷沿二1煤層頂板施工，坡度為-3°，巷道在-760m左右，從巷道所處地段的地質(zhì)情況來看，巷道偽頂為炭質(zhì)泥巖，厚度0.2m左右，直接底是砂質(zhì)泥巖，同時在部分地段也有一定量的細砂巖，巷道基本頂主要有細粒砂巖、中粒砂巖及粗粒砂巖。巷道底板主要為泥巖，這類巖石遇水容易出現(xiàn)膨脹的問題，基本底屬于砂質(zhì)泥巖，也含有少量的細砂巖。

二、巷道原支護存在的主要不足

巷道原支護參數(shù)為：巷道設(shè)計的斷面寬×高：5.2m×3.3m，幫部采用高強度錨桿支護：長2.4m、直徑20mm，頂板采用讓壓錨桿，長2.4m，直徑20mm。錨索支護長6.5m，直徑17.8mm的高強度錨索。在巷道的兩幫與頂板的位置，每排均設(shè)置有鋼筋梯，鋼筋梯長度為5m，巷道兩幫的上部的鋼筋梯的長度為3.3m，下部選擇的鋼筋梯的長度為2.3m。在巷道頂板每排設(shè)置5根錨桿，間排距均為800mm，在巷道兩幫的上部，每排設(shè)置2根，在兩幫的下部每排設(shè)置2根，幫部錨桿的間排距為800mm×700mm。設(shè)計采用的錨索支護間排距均為1600mm。同時，在巷道的頂板和兩幫選擇使用的鋪網(wǎng)支護，頂板網(wǎng)設(shè)計采用的是長×寬為1.9m×1.1m的金屬網(wǎng)，兩幫的位置選擇使用的是長×寬為1.7m×0.9m的金屬網(wǎng)，網(wǎng)孔的規(guī)格均為100mm[1]。

巷道選擇使用上述支護方式支護后，對巷道整體的變形情況進行了全面的監(jiān)測，得到了巷道圍巖變形情況，見表1所示。

表1 巷道圍巖變形情況表

從表1中可以看出，在24d的范圍內(nèi)，巷道兩幫出現(xiàn)了相對較大的變形，巷道的頂板和底板整體的變形量較小，最大的位置變形量僅為6mm，頂板出現(xiàn)的離層量最大數(shù)值也僅為6mm，在巷道支護后的12d，巷道圍巖整體較為穩(wěn)定，之后的變形量非常小。從巷道原支護情況來看，原支護雖然較好保證了巷道穩(wěn)定性，但是支護整體表現(xiàn)出明顯的過于保守的問題，雖然保證了巷道穩(wěn)定，但是支護成本較高，支護效率偏低，這對煤礦企業(yè)深部開采工作是較為不利的，因此，應(yīng)當結(jié)合巷道實際情況，在保證巷道支護穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，最大限度的壓縮支護密度，有效控制支護成本[2-3]。

三、大斷面錨網(wǎng)支護巷道綜掘快速成巷技術(shù)要點

（一）錨桿支護信息動態(tài)設(shè)計“五步”法

該方法主要包含有5個步驟，具體見圖1所示。

圖1 錨桿支護信息動態(tài)設(shè)計“五步”法主要步驟

從該方法在巷道支護中的使用實踐來看，該方法最大的優(yōu)勢是動態(tài)性與信息性較為明顯，較好滿足了當前煤礦企業(yè)開采深度不斷增加，面臨的開采難度不斷提升的情況。

（二）錨桿支護信息動態(tài)設(shè)計“五步”法的具體應(yīng)用

通過對巷道圍巖整體變形情況的全面監(jiān)測，得到了巷道圍巖整體的變形情況相對較小，尤其是巷道頂板整體的變形量非常小，因此，本次選擇使用錨桿支護信息動態(tài)設(shè)計“五步”法，充分考慮當前巷道支護所選擇的錨桿、錨索支護的特點。經(jīng)過研究得出，將本次巷道所使用的錨桿支護的排距延伸到900mm，錨桿的間距仍舊為800mm。同時，適當?shù)臏p少錨索支護密度，將錨索支護從原設(shè)計采用的2-2支護方式，轉(zhuǎn)變?yōu)?-1-2方式，間排距設(shè)計為2.6m×1.8m。在下步施工時，在前半個月的施工時，錨桿支護排距按照0.9m的方式進行支護，在后半個月的時間內(nèi)，按照1m的間距進行支護[4-5]。

（三）巷道支護優(yōu)化后圍巖變形情況分析

在巷道翻修之后，本次繼續(xù)對巷道變形情況進行了監(jiān)測，主要了解巷道圍巖變形情況，并對巷道支護情況進行全面的掌握分析，以得到的分析數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對巷道支護參數(shù)進行全面的優(yōu)化。同時，對巷道支護過程中，面臨的特殊情況，例如，支護遇到陷落柱、破碎帶及各類斷層等，均需結(jié)合實際地質(zhì)情況，采取針對性的措施進行處置。在巷道支護優(yōu)化之后，一個月的時間內(nèi)，施工的長度超過了250m。同時，本次共布置了4個測站對巷道變形情況進行了全面的監(jiān)測，本次監(jiān)測的時間仍舊設(shè)定為24d，巷道圍巖變形見圖2所示。

圖2 支護參數(shù)優(yōu)化后巷道圍巖變形曲線圖

通過選擇使用“十字交叉法”對支護參數(shù)優(yōu)化之后，巷道圍巖變形情況進行了全面的監(jiān)測，從圖2可看出，巷道在施工之后的第九天，頂板和底板最大的移近量為10mm，巷道的兩幫收斂量為20mm，不論是頂板的下沉，還是出現(xiàn)的離層，均在8mm的范圍內(nèi)[6-7]。在巷道支護參數(shù)優(yōu)化后的24d的時間內(nèi)，底板和頂板的相對移近量最大的數(shù)值為14mm，兩幫出現(xiàn)的最大移近量為20mm，同時，巷道頂板在深部的離層與在淺部的離層的數(shù)值均控制在了10mm的范圍內(nèi)，這表明巷道頂板整體的變形情況相對較小，總體在較長時間內(nèi)處于穩(wěn)定可控的范圍。從上述數(shù)據(jù)表明，在對巷道支護參數(shù)進行優(yōu)化之后，巷道整體仍舊處于穩(wěn)定的狀態(tài)，表明優(yōu)化支護參數(shù)是合理的，能夠較好的保證巷道在掘進期間整體的安全性與穩(wěn)定性。同時，本次對錨桿、錨索支護的排距進行了擴大，錨桿、錨索的支護密度相對于巷道原支護有了明顯的下降。每次掘進支護循環(huán)的進尺，從原支護條件下的1.6m，增加到了2m，同時由于錨桿、錨索打設(shè)數(shù)量的下降，較好的節(jié)約了支護所用的時間，使用到的錨桿、錨索數(shù)量也明顯的下降，支護成本隨之降低，較好的提升了巷道支護的掘進速度。

四、結(jié)束語

綜上分析，在對趙固二礦西軌道大巷進行支護參數(shù)的優(yōu)化之后，巷道支護質(zhì)量在得到保證的基礎(chǔ)上，巷道掘進支護的速度得到了明顯的提升，巷道支護的成本也隨之下降，整體取得了較好的支護優(yōu)化效果，提升了巷道掘進的質(zhì)效。因此，隨著巷道支護難度的不斷增加，在進行深部巷道支護時，不能一味的強調(diào)增加巷道支護的密度，雖然在一定程度上較好保證了巷道支護的整體效果，但支護成本的增加、支護效率的降低、支護難度的增加等問題較為突出，因此，煤礦企業(yè)需充分結(jié)合面臨的巷道支護實際情況，科學設(shè)定支護方案，在保證巷道支護質(zhì)量的基礎(chǔ)上，最大限度的控制支護的成本，這對于推動煤礦企業(yè)在轉(zhuǎn)型升級中的動力是非常關(guān)鍵的。