張學(xué)功

淮北礦業(yè)集團(tuán)公司童亭煤礦生產(chǎn)部，安徽 淮北 235137

淮北礦業(yè)集團(tuán)童亭煤礦位于淮北平原中部，北距淮北市42km，東距宿州市30km。東西走向10km，南北傾向?qū)?km～4km，礦井面積24.15km2。自2005年至今已施工的煤巷錨桿支護(hù)巷道兩萬(wàn)多米，通過(guò)摸索、實(shí)踐、總結(jié)，目前已形成一套適應(yīng)類似地質(zhì)采礦條件下的煤錨巷道的施工經(jīng)驗(yàn)，但煤錨支護(hù)在礦井深部“三軟兩高”的應(yīng)用對(duì)童亭礦來(lái)說(shuō)還是一個(gè)新的課題也是新的挑戰(zhàn)。為此礦工程技術(shù)人員不斷地探索、實(shí)踐、論證，經(jīng)過(guò)大家的共同努力，制定了“錨帶網(wǎng)索注”聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在礦井深部“三軟兩高”煤巷7216機(jī)巷中得到應(yīng)用，取得比較令人滿意的效果。

1 工程概況

隨著開(kāi)采深度的增加，地應(yīng)力相對(duì)增大，巷道圍巖的應(yīng)力狀態(tài)就十分復(fù)雜，深部巷道圍巖狀態(tài)有時(shí)發(fā)生剪脹帶和壓縮帶交替出現(xiàn)的情形，這一現(xiàn)象被稱為區(qū)域破裂現(xiàn)象，因此深部圍巖應(yīng)力場(chǎng)具有多樣性和復(fù)雜性。根據(jù)7216工作面相鄰已回采完畢的7214工作面可以看出，一直采用傳統(tǒng)的“工字鋼對(duì)子棚”、單一“U型棚”支護(hù)，支護(hù)難度大，效果不理想，甚至沒(méi)有到回采時(shí)巷道就會(huì)出現(xiàn)大量、底鼓、變形，掘進(jìn)期間就不能滿足通風(fēng)和生產(chǎn)需要，長(zhǎng)期出現(xiàn)前掘后修反復(fù)修護(hù)現(xiàn)象。為解決深部煤巷支護(hù)難題，礦工程技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際資料進(jìn)行分析、研究、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)并研制了深部“三軟兩高”煤巷中錨帶網(wǎng)索注聯(lián)合支護(hù)技術(shù)并在7216機(jī)巷中使用。取得了良好支護(hù)效果與經(jīng)濟(jì)效益。

2 地質(zhì)概況

7216工作面東與7214工作面相鄰，南為7214（里）工作面，西至F10斷層防水煤柱，北為設(shè)計(jì)的7218工作面。 7216工作面回采巷道在7煤層中掘進(jìn)。工作面煤層平均埋深-600以下，平均煤厚2.6m，工作面煤層結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。煤層直接頂為泥巖：灰黑色、致密狀、質(zhì)軟、性脆、含植物化石，平均后2.0m?；卷敒榉凵皫r：灰白色，硅質(zhì)膠結(jié)，塊狀，中厚層粉砂巖，中間夾細(xì)砂，下部裂隙發(fā)育充填含方解石脈平均厚5.5m的復(fù)合型頂板。煤層直接底板為泥巖：灰黑色、致密、性脆、含植物根部化石，平均厚1.0m。基本底為砂泥巖互層，平均后12.8m。

3 錨帶網(wǎng)索注聯(lián)合支護(hù)理論分析方法

理論計(jì)算法是根據(jù)巷道的圍巖條件，選擇某種錨桿支護(hù)理論和支護(hù)參數(shù)，根據(jù)童亭煤礦地質(zhì)采礦條件確定通過(guò)采用懸吊理論方法，利用支護(hù)理論所需巖體物理力學(xué)參數(shù)，通過(guò)計(jì)算確定錨桿支護(hù)參數(shù)。

3.1 懸吊理論分析設(shè)計(jì)方法

懸吊理論中錨桿作用是將下部不穩(wěn)定的巖層懸吊在上部穩(wěn)定的巖層中，阻止軟弱破碎帶巖層跨落。懸吊理論只考慮錨桿的被動(dòng)抗拉作用，根據(jù)不穩(wěn)定巖層厚度計(jì)算錨桿長(zhǎng)度，根據(jù)錨桿 的不穩(wěn)定巖層重量計(jì)算錨桿直徑和株排距。

3.1.1 錨桿長(zhǎng)度

如圖一所示錨桿長(zhǎng)度用下式計(jì)算：L=L1+L2+L3，式中L-錨桿長(zhǎng)度；L1-錨桿外漏長(zhǎng)度，一般取0.15m；L2-錨桿有效長(zhǎng)度，不小于穩(wěn)定巖石厚度，m；L3-錨桿錨固長(zhǎng)度，端部錨固一般取0.3m～0.4m。

3.1.2 錨桿錨固與直徑

錨桿錨固力應(yīng)不小于被懸吊不穩(wěn)定巖石的重量，用以下計(jì)算：

式中，Q為錨桿錨固力，MN；K為安全系數(shù)，一般取1.5～2；a1a2為錨桿間排距，m；r為不穩(wěn)定巖石平均重力密度，MN/m3；

作為消費(fèi)者，每當(dāng)看到或聽(tīng)到某些特定品牌時(shí)，腦海中會(huì)本能地浮現(xiàn)一些對(duì)該品牌的印象，即品牌聯(lián)想。一個(gè)品牌一旦在消費(fèi)者心中形成持久性的印象，則很難改變。傳統(tǒng)的白酒品牌往往和厚重的歷史、圓桌文化、身份和階層的象征、父輩交際必需品、高大上的品牌形象掛鉤，似乎是一種與年輕人無(wú)關(guān)的“國(guó)粹”?！鞍拙瓶谖短珱_，不適合自己；度數(shù)高，容易醉酒；場(chǎng)合有限，覺(jué)得太過(guò)正式；給人感覺(jué)不夠時(shí)尚……”年輕人往往不愿將白酒作為第一選擇。

如果錨桿錨固力與桿體破段力相等，則錨桿直徑則如下：d =（4Q/∏σ1）1/2；式中，d-為錨桿直徑，m；σ1-為 桿體的抗拉強(qiáng)度，MPa。

3.1.3 錨桿間排距

如圖1所示，當(dāng)錨桿間排距相等時(shí)，即 a=a1=a2則間排距為a=（Q/kl2r）1/2。

3.2 7216機(jī)巷支護(hù)參數(shù)確定

根據(jù)回采要求，7216機(jī)巷設(shè)計(jì)為寬4.0m、高2.6m的矩形斷面，通過(guò)上述懸吊理論、自然平衡拱理論公式計(jì)算， 采用以下支護(hù)參數(shù)滿足上述支護(hù)理論支護(hù)強(qiáng)度要求。

頂板采用6根螺紋鋼等強(qiáng)預(yù)拉力錨桿加4.0m長(zhǎng)M4型鋼帶、8#鐵絲編制菱形金屬網(wǎng)支護(hù)，錨桿規(guī)格為M24-φ22-2400mm。采用加長(zhǎng)錨固方式。錨桿間距750mm，排距700mm。錨桿扭緊力矩不小于200N·m，錨固力不低于80kN。

上幫采用4根螺紋鋼等強(qiáng)預(yù)拉力錨桿加2.8m長(zhǎng)M4型鋼帶、10#鐵絲編制菱形金屬網(wǎng)支護(hù)，錨桿規(guī)格為M24-φ22-2000mm。采用加長(zhǎng)錨固方式。錨桿間距800mm，排距700mm。錨桿預(yù)緊力20kN錨固力不低于50kN。下幫采用4根螺紋鋼等強(qiáng)預(yù)拉力錨桿加2.4m長(zhǎng)M4型鋼帶、10#鐵絲編制菱形金屬網(wǎng)支護(hù)，錨桿規(guī)格為M24-φ22-2000mm。采用加長(zhǎng)錨固方式。錨桿間距750mm，排距700mm。錨桿扭緊力矩不小于200N·m，錨固力不低于60kN。

3.3 錨索、注漿補(bǔ)強(qiáng)加固

為了適應(yīng)直接頂厚度變化不均勻，并考慮到頂板層狀粉砂巖不穩(wěn)定性，采用錨索強(qiáng)化支護(hù)，以保證支護(hù)的可靠性。在頂板破碎帶、地質(zhì)構(gòu)造影響帶采用注馬麗散加固技術(shù)，保證了施工安全。提高了圍巖穩(wěn)定性。

3.3.1 錨索布置參數(shù)

7216機(jī)巷采用φ17.8×7300mm錨索，錨索居中布置每排2根，間距1400mm，排距2100mm，每孔采用一節(jié)K2460快速樹(shù)脂藥卷和二節(jié)Z2460中速樹(shù)脂藥卷加長(zhǎng)錨固，以保證錨固效果。

在節(jié)理、層理、裂隙等結(jié)構(gòu)面非常發(fā)育的不穩(wěn)定頂板段采用錨索加密即錨索居中布置每排2根，間距1600mm，排距800mm，或頂板采用錨索代替錨桿增強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度。在過(guò)斷層、頂板揭煤等地質(zhì)構(gòu)造影響帶中采用φ17.8×9300mm加長(zhǎng)錨索支護(hù)，保證錨索生根于頂板穩(wěn)定巖層中，以控制圍巖變形，保證支護(hù)效果。

3.3.2 注漿加固

7216機(jī)巷穿煤段、斷層帶、裂隙等影響的破碎頂板段、頂板淋水帶采用超前注馬麗散固化頂板配合錨索加密加長(zhǎng)的支護(hù)方案，效果極為顯著。

4 技術(shù)效果分析

1）觀測(cè)儀器

巷道變形觀測(cè)儀器有：KHC測(cè)桿、DYS頂?shù)装迨諗克俣葍x；圍巖深部位移觀測(cè)使用WBY-10圍巖多點(diǎn)位移計(jì)；巷道頂板離層動(dòng)態(tài)狀況使用LBY-3型頂板離層指示儀；窺視儀。

2）觀測(cè)方法

（1）巷道表面收斂觀測(cè)：7216機(jī)巷從開(kāi)口施工每40m～50m設(shè)一組觀測(cè)站。距迎頭50m內(nèi)每班觀測(cè)一次，50m外每天觀測(cè)一次，穩(wěn)定后每周觀測(cè)一次，若巷道出現(xiàn)特殊情況，及時(shí)匯報(bào)并繪制巷道素描圖。

（2）巷道圍巖深部位移觀測(cè)：在機(jī)巷頂板各打3個(gè)孔。每個(gè)測(cè)孔布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別是深基點(diǎn)、淺基點(diǎn)合在深淺基點(diǎn)中間的中基點(diǎn)（深基點(diǎn)據(jù)孔口大于7m，中基點(diǎn)距孔口4m，淺基點(diǎn)距孔口3m）。測(cè)站距掘進(jìn)頭50m之內(nèi)每天觀測(cè)一次，其余每周觀測(cè)一次。

（3）巷道頂板離層量觀測(cè)：在機(jī)巷中，每隔50m沿巷道中心線安設(shè)1套離層儀。每個(gè)測(cè)控布置兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，1個(gè)深基點(diǎn)，1個(gè)淺基點(diǎn)。其中深基點(diǎn)設(shè)置在頂板巖層中距孔口大于5m，淺基點(diǎn)距孔口2.8m。根據(jù)頂板離層儀設(shè)計(jì)位置，當(dāng)頂板暴露后立即安裝頂板離層儀，安裝孔距掘進(jìn)頭距離1m～2m。測(cè)點(diǎn)距掘進(jìn)頭50m內(nèi)每班觀測(cè)一次，其余每天觀測(cè)一次；

3）觀測(cè)結(jié)果：7216機(jī)巷采用錨帶網(wǎng)索支護(hù)后至回采期間兩幫最大位移量250mm，底鼓最大位移量300mm。在穿煤段施工、節(jié)理、層理、裂隙等結(jié)構(gòu)面非常發(fā)育的破碎巖體中、頂板淋水帶等特殊地段中采用一次支護(hù)與二次注漿支護(hù)相結(jié)合的支護(hù)后兩幫最大位移量350mm，底鼓最大位移量300mm。

4）結(jié)論

（1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤觀測(cè)，采用錨帶網(wǎng)索注聯(lián)合支護(hù)技術(shù)后圍巖保持了良好的穩(wěn)定性，頂板及兩幫礦壓顯現(xiàn)比原傳統(tǒng)的“工字鋼對(duì)子棚”、“小棚距U型棚”的被動(dòng)支護(hù)，圍巖變化控制明顯得到改善?？梢?jiàn)采用錨帶網(wǎng)索注聯(lián)合支護(hù)方式及支護(hù)參數(shù)選擇是科學(xué)的，達(dá)到預(yù)期的效果；

（2）通過(guò)以上觀測(cè)圍巖變形數(shù)據(jù)可得看出特別是特殊地段中采用注漿加固后，支護(hù)強(qiáng)度高，巷道整體穩(wěn)定性較好，保證了巷道變形量在允許誤差范圍之內(nèi)，而且保證了施工安全。由此可以得到，錨帶網(wǎng)索注聯(lián)合支護(hù)在極為破碎帶有較強(qiáng)的支護(hù)效果。

圖1 懸吊理論錨桿支護(hù)參數(shù)計(jì)算示意圖

5 經(jīng)濟(jì)效益

錨帶網(wǎng)索注聯(lián)合支護(hù) 簡(jiǎn)化綜采工作面的端頭支護(hù)和超前支護(hù)工藝，提高了錨桿支護(hù)掘巷單進(jìn)水平和工效，縮短了綜采工作面準(zhǔn)備工期，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

1）7216機(jī)巷自采用了新的施工工藝，減少了傳統(tǒng)架棚支護(hù)的多道施工工序，使成巷速度大幅度提高。采用錨帶網(wǎng)索施工期間平均單進(jìn)120m。過(guò)去工字鋼對(duì)子棚、U型棚支護(hù)平均單進(jìn)50m；

2）錨帶網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高單進(jìn)，并消除復(fù)雜困難、危險(xiǎn)的掘后修復(fù)工作。簡(jiǎn)化了綜采工作面端頭支護(hù)，省掉替棚工序，為回采、運(yùn)輸提供了良好的作業(yè)場(chǎng)所，為高產(chǎn)、高效創(chuàng)造了條件。