楊光林 付姍姍 劉攀

轎子山煤礦新井M9煤頂板屬于極堅(jiān)硬巖層，根據(jù)礦方提供的資料。普式系數(shù)達(dá)到13.6之高；實(shí)際生產(chǎn)中由于沒(méi)有理論依據(jù)和支撐，巷道支護(hù)一直采用錨桿方式。工作面回采過(guò)程中幾乎沒(méi)有明顯的頂板下沉及巷道變形，說(shuō)明現(xiàn)有的支護(hù)富余較多，浪費(fèi)嚴(yán)重。以9106工作面為例，回采巷道一排5根錨桿，間距0.8m；支護(hù)材料費(fèi)約300元／米。巷道支護(hù)時(shí)人工費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、錨固劑費(fèi)用等相關(guān)費(fèi)用約300元／米，僅該工作面巷道支護(hù)費(fèi)用就高達(dá)95萬(wàn)，并且在實(shí)際操作中由于頂板過(guò)于堅(jiān)硬，錨桿鉆孔費(fèi)時(shí)費(fèi)力，工人勞動(dòng)強(qiáng)度偏大。

根據(jù)永貴能源開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司《煤巷錨網(wǎng)支護(hù)、錨網(wǎng)索支護(hù)(暫行)規(guī)定》(永貴[2011]267號(hào))之規(guī)定，轎子山煤礦煤巷推薦采用錨桿間排距800×800(規(guī)格18×2000)，錨索間排距1600×2400(規(guī)格6500)的支護(hù)方案?？紤]到該規(guī)定為總體綱領(lǐng)性文件，沒(méi)有針對(duì)新井M9煤極堅(jiān)硬頂板情況進(jìn)行專門分析，應(yīng)當(dāng)具體問(wèn)題具體分析，進(jìn)行支護(hù)技術(shù)的改革。

結(jié)合臨近礦井資料，對(duì)于此類極堅(jiān)硬頂板采用低密度錨桿支護(hù)或者局部地段裸巷支護(hù)，效果較為理想，有一定的合理性。但是都沒(méi)有對(duì)巷道支護(hù)進(jìn)行系統(tǒng)科學(xué)的研究，無(wú)法從理論上進(jìn)行指導(dǎo)。

針對(duì)新井M9煤極堅(jiān)硬頂板支護(hù)方式不合理、浪贊嚴(yán)重的問(wèn)題，亟需對(duì)其進(jìn)行支護(hù)方式改革的課題研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算，理論分析、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等方法，研究相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)巷道裸巷支護(hù)；并依據(jù)《煤礦安壘規(guī)程》第四十一條之規(guī)定“在堅(jiān)硬和穩(wěn)定的煤巖層中，確定巷道不設(shè)支護(hù)時(shí)，必須制定安全措施”，對(duì)M9煤裸巷支護(hù)制定技術(shù)安全措施，保證其安全性，最終實(shí)現(xiàn)技術(shù)改革。

1研究?jī)?nèi)容

針對(duì)轎子山煤礦新井M9煤極堅(jiān)硬頂板支護(hù)改革問(wèn)題，確定本項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容如下。

(1)新井M9煤工作面極堅(jiān)硬頂板力學(xué)參數(shù)測(cè)定。

(2)極堅(jiān)硬頂板力學(xué)結(jié)構(gòu)模型的建立，根據(jù)其特殊的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析裸巷支護(hù)的可靠性。

(3)不同支護(hù)方案和參數(shù)的數(shù)值模擬，計(jì)算巷道掘進(jìn)和回采過(guò)程中巷道應(yīng)力及圍巖變形規(guī)律。

(4)依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第四十一條規(guī)定，對(duì)M9煤裸巷支護(hù)制定技術(shù)安全措施，諸如破碎地段實(shí)施錨網(wǎng)支護(hù)、每隔50m安裝數(shù)顯報(bào)警式離層儀、安設(shè)木支柱作為信號(hào)柱等。

(5)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)獲得巷道頂板離層、煤體應(yīng)力分布等相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行支護(hù)改革后支護(hù)效果的評(píng)價(jià)。

2研究路線

調(diào)研基本地質(zhì)條件，分析已有研究成果一實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)確定M9煤頂板的力學(xué)參數(shù)一理論研究，建立極堅(jiān)硬頂板結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，分析裸巷支護(hù)的可靠性一數(shù)值模擬，計(jì)算不同支護(hù)情況下巷道掘進(jìn)和回采過(guò)程中應(yīng)力及變形規(guī)律一針對(duì)M9煤裸巷支護(hù)制定技術(shù)安壘措施一確定改革試驗(yàn)地段及觀測(cè)地點(diǎn)、內(nèi)容，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)分析頂板離層及煤體應(yīng)力分布規(guī)律一分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證裸巷支護(hù)效果一總結(jié)分析研究成果，提交研究報(bào)告，井將成果推廣應(yīng)用。

3工作安排及經(jīng)費(fèi)預(yù)算

3.1工作安排

本項(xiàng)目從啟動(dòng)至完成報(bào)告，共需約8個(gè)月時(shí)間。共分為四個(gè)階段：課題立項(xiàng)與準(zhǔn)備階段、方案設(shè)計(jì)階段、現(xiàn)場(chǎng)施工與監(jiān)測(cè)階段、分析總結(jié)與編制報(bào)告階段。

(1)課題立項(xiàng)與準(zhǔn)備階段(2011.2～2011.3)。主要工作為：廣泛調(diào)研，收集有關(guān)資料；提交“轎子山煤礦新井M9煤極堅(jiān)硬頂板裸巷支護(hù)改革”立項(xiàng)論證書(shū)，制定研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線。

(2)方案設(shè)計(jì)階段(2011.3～2011.4)。主要工作為；實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、理論分析、數(shù)值模擬三個(gè)部分。在山東科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)確定頂板力學(xué)參數(shù)；理論上建立力學(xué)模型，根據(jù)極堅(jiān)硬頂板情況下特殊的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析裸巷支護(hù)的可靠性。運(yùn)用數(shù)值計(jì)算軟件分析合理的支護(hù)方式，并制定針對(duì)裸巷支護(hù)時(shí)安全技術(shù)保證措施。

(3)現(xiàn)場(chǎng)施工與監(jiān)測(cè)階段(2011.4～2011.5)。主要工作為：頂扳支護(hù)改革試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。在工作面順槽進(jìn)行支護(hù)改革試驗(yàn)；安裝觀測(cè)設(shè)備、采集與整理數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證裸巷支護(hù)效果。開(kāi)始監(jiān)測(cè)前一個(gè)月由山東科技大學(xué)參與監(jiān)測(cè)，后期監(jiān)測(cè)工作由轎子山煤礦完成，數(shù)據(jù)分析由山東科技大學(xué)完成。

(4)分析總結(jié)與編制報(bào)告階段(2011.5～2011.6)。主要工作為：課題總結(jié)、編制報(bào)告、課題推廣與應(yīng)用三部分。對(duì)課題前期的工作進(jìn)行總結(jié)，編制“轎子山煤礦新井M9煤極堅(jiān)硬頂板裸巷支護(hù)改革”課題報(bào)告，形成相應(yīng)的技術(shù)成果，并針對(duì)同類開(kāi)采條件礦井進(jìn)行推廣應(yīng)用。

3.2經(jīng)費(fèi)預(yù)算

項(xiàng)目預(yù)算主要包括頂板力學(xué)參數(shù)測(cè)試費(fèi)用(10萬(wàn))、理論分析費(fèi)、數(shù)值模擬分析費(fèi)、差旅費(fèi)、勞務(wù)費(fèi)、科研項(xiàng)目管理與稅費(fèi)(16％)等相關(guān)費(fèi)用，總計(jì)25萬(wàn)元。