11-104回風順槽分區(qū)域差異性聯(lián)合支護技術(shù)應(yīng)用

李建平

（山西焦煤集團介休正益煤業(yè)有限公司，山西 介休 032099）

我國煤礦以井工開采為主，需要掘進大量的地下巷道，巷道圍巖的穩(wěn)定控制直接關(guān)系到礦井的正常安全開采。國內(nèi)針對地下巷道圍巖控制方面的研究成果很多，形成了諸如懸吊、壓縮梁、組合拱、圍巖強度強化等理論假說；又形成了包括錨桿、錨索、工字鋼棚、U型鋼棚以及鋼管混凝土棚等眾多支護技術(shù)。其中以錨桿（索）為主的主動支護技術(shù)具有施工速度快、圍巖控制效果好、成本相對較低等優(yōu)點，目前已廣泛應(yīng)用于我國大中小礦井［1-6］。由于地下巷道地質(zhì)條件復(fù)雜多變，單一的支護技術(shù)或手段不能滿足現(xiàn)場支護需求。本文以正益煤礦圍巖條件復(fù)雜的11-104回風順槽為工程背景，提出分區(qū)域差異性聯(lián)合支護技術(shù)，并進行現(xiàn)場應(yīng)用。

1 工程概況

正益煤礦11-104 工作面位于船窟村以南、苗溝以西。工作面開采11#煤層，東鄰實體煤，南鄰西軌道大巷，西鄰西翼回風下山，北鄰F17正斷層（落差10.6 m）。11-104 工作面上覆9#煤層采空區(qū)，法線間距15～16.71 m，平均15.86 m。煤層呈單斜構(gòu)造，西東走向，傾角14°～24°，平均18°。11#煤層厚度1.5～2.7 m，平均2.5 m，結(jié)構(gòu)中等，一般含1～2 層夾矸，為穩(wěn)定的全區(qū)可采煤層。

11#煤層直接頂為灰色泥巖，厚度2.55 m，較穩(wěn)定；基本頂為板為砂質(zhì)泥巖，厚度1.27 m，該層層位穩(wěn)定，粉砂結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；直接底板為灰?guī)r，該層層位穩(wěn)定，厚度0.3 m。

地質(zhì)資料顯示，正益煤礦11-104回風順槽預(yù)計揭露6 條正斷層，落差為0.9～10.6 m，其中F17正斷層（落差10.6 m）對采、掘作業(yè)均會造成較大的影響，其它5 條斷層影響較小。

2 分區(qū)域差異性聯(lián)合支護技術(shù)

正益煤礦11-104回風順槽設(shè)計矩形斷面，掘進寬度3.0 m，掘進高度2.6 m，沿11#煤層頂板掘進。巷道位于9#煤層采空區(qū)下方，平均法線間距15.86 m，處于采動卸壓范圍，其圍巖應(yīng)力環(huán)境較好。但是掘進過程中要揭露F17正斷層，將導(dǎo)致部分區(qū)域巷道圍巖破碎嚴重，巷道維護相對困難?；诖?，針對性提出適應(yīng)正益煤礦11-104回風順槽的分區(qū)域差異性聯(lián)合支護技術(shù)。

2.1 正常區(qū)域巷道錨網(wǎng)索聯(lián)合支護技術(shù)

正常區(qū)域巷道采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護技術(shù)。錨桿采用左旋無縱筋高強錨桿，同時配套球形墊圈、蝶形托盤等支護組件。頂板采用錨索加強支護，同時配套專用鎖具、蝶形托盤等支護組件；金屬網(wǎng)采用鐵絲編制而成的菱形網(wǎng)；錨桿采用圓鋼焊接的鋼筋梯子梁成排連接，錨索采用W鋼帶成排連接。具體支護參數(shù)見表1，巷道支護斷面見圖1。

表1 錨網(wǎng)索聯(lián)合支護參數(shù)

圖1 正常區(qū)域巷道支護斷面

2.2 破碎區(qū)域巷道錨網(wǎng)索注聯(lián)合支護技術(shù)

破碎區(qū)域巷道采用錨網(wǎng)索注聯(lián)合支護技術(shù)，具體支護參數(shù)如下，巷道支護斷面見圖2。

圖2 破碎區(qū)域巷道支護斷面

（1）注漿參數(shù)：采用硅酸鹽水泥對破碎圍巖進行注漿強化，水灰比設(shè)計1∶1.5，頂、幫注漿孔長度設(shè)計3.0 m、直徑設(shè)計42 mm，注漿管長度設(shè)計2.5 m、管徑設(shè)計25 mm，間排距設(shè)計1 400 mm×1 400 mm。

（2）錨網(wǎng)索支護參數(shù)：錨桿、錨索、金屬網(wǎng)、鋼筋梯子梁及配套的錨固劑等構(gòu)件規(guī)格同正常區(qū)域一致，錨桿間排距設(shè)計為700 mm×700 mm，錨索間排距設(shè)計為1 200 mm×1 400 mm。

3 巷道圍巖控制效果

圖3、圖4 分別給出了正常區(qū)域和破碎區(qū)域的圍巖變形曲線，表2 給出了巷道變形監(jiān)測結(jié)果匯總表。由圖表可知，巷道正常區(qū)域和圍巖破碎區(qū)域巷道變形至穩(wěn)定時間分別為85 d、110 d，圍巖破碎區(qū)域穩(wěn)定時間增加29.4%。該時間段內(nèi)，正常區(qū)域巷道頂?shù)装?、兩幫相對變形量分別為81 mm、58 mm，相對變形速度分別為0.95 mm/d、0.68 mm/d，破碎區(qū)域巷道頂?shù)装濉蓭拖鄬ψ冃瘟考s124 mm、87 mm，相對變形速度分別為1.15 mm/d、0.81 mm/d。破碎區(qū)域的圍巖維護相對困難，其穩(wěn)定時間和圍巖變形量均較大，但整體看，試驗巷道從開始掘進到變形穩(wěn)定期間，其整體變形和變形速度均在可控范圍內(nèi)，證明了正益煤礦11-104回風順槽分區(qū)域差異性聯(lián)合支護技術(shù)和參數(shù)的合理性和可靠性。

圖3 正常區(qū)域巷道圍巖變形曲線

圖4 破碎區(qū)域巷道圍巖變形曲線

表2 巷道變形監(jiān)測結(jié)果匯總

4 結(jié)論

1）正益煤礦11-104回風順槽圍巖條件復(fù)雜，單一支護形式具有一定的局限性，為此，提出11-104回風順槽分區(qū)域差異性聯(lián)合支護技術(shù)。

2）技術(shù)應(yīng)用后監(jiān)測了巷道圍巖變形情況，巷道正常區(qū)域和圍巖破碎區(qū)域巷道變形至穩(wěn)定時間分別為85 d、110 d，圍巖破碎區(qū)域穩(wěn)定時間增加29.4%，該階段內(nèi)，正常區(qū)域巷道頂?shù)装?、兩幫相對變形量分別為81 mm、58 mm，相對變形速度分別為0.95 mm/d、0.68 mm/d，破碎區(qū)域巷道頂?shù)装?、兩幫相對變形量約124 mm、87 mm，相對變形速度分別為1.15 mm/d、0.81 mm/d，其整體變形和變形速度均在可控范圍內(nèi)。