李士忠

（山東泉興能源集團(tuán)有限公司，山東 棗莊 277100）

1 概況

大興煤礦煤（巖）層賦存特征：煤2 傾向西北，厚度1.70～5.10m，頂板砂巖厚度7～20m，平均厚度10m，該砂巖為灰白至灰色中細(xì)砂巖，致密堅(jiān)硬，局部受構(gòu)造影響巖石破碎，砂巖硬度系數(shù)f=2～4。輔助水平永久避難硐室在煤2 下部，煤3 上部,煤3傾向西北，厚度3.5m，頂板為細(xì)砂巖呈互層狀厚度4m，煤2～煤3 平均間距為9～12m 左右。此巷道在在輔助水平軌道車(chē)場(chǎng)處,東部有輔助水平皮帶巷，西部有輔助水平變電所、泵房，北部有輔助水平第二聯(lián)絡(luò)巷。 由于該巷道三面均有已施工完畢巷道，故成為孤島，形成應(yīng)力集中區(qū)。 由于巷道同時(shí)受巖柱幾種壓力和采動(dòng)壓力影響，其壓力疊加后，一般是原巖應(yīng)力的8-10 倍。 掘進(jìn)巷道通過(guò)應(yīng)力集中區(qū)時(shí)，由于地壓大，圍巖較破碎，致使巷道變形嚴(yán)重，導(dǎo)致掉頂甚至頂板冒落。

2 原支護(hù)方式及存在問(wèn)題

原掘進(jìn)工作面在通過(guò)應(yīng)力集中區(qū)采用錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴漿聯(lián)合支護(hù)。 錨桿間排距800mm×1000mm；噴漿厚度100mm。 采用錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴漿聯(lián)合支護(hù)后，由于地壓大，支架的支撐力不足以與之相抗衡，巷道變形嚴(yán)重，不能夠滿足設(shè)計(jì)的需要，影響了安全生產(chǎn)，巷道維修維護(hù)工作量大。 巷道在服務(wù)年限內(nèi)一般要重復(fù)維修3～4 次，甚至前掘后修，造成人工和材料浪費(fèi)，生產(chǎn)成本升高。

3 支護(hù)對(duì)策及其實(shí)施

3.1 應(yīng)力集中區(qū)圍巖變形特點(diǎn)與支護(hù)要求

巷道圍巖變形區(qū)域分為松動(dòng)區(qū)和壓力區(qū)。 巷道圍巖表層是松動(dòng)區(qū)，兩幫來(lái)壓較大。 而壓力區(qū)是傳遞頂板及兩幫壓力的區(qū)域，擠壓變形的壓力來(lái)自于此。 特別是深部礦壓較大時(shí)，要靠支護(hù)支撐而不使圍巖變形是不可能的，只能用柔性較好的結(jié)構(gòu)支護(hù)，及時(shí)控制表層松動(dòng)區(qū)使巖體不脫落。

軟巖巷道掘出后圍巖壓力集中使圍巖強(qiáng)度降低， 并逐漸使巷道兩幫圍巖表層松動(dòng)區(qū)破裂， 導(dǎo)致破裂帶向圍巖深部發(fā)展，使松動(dòng)區(qū)圍巖先失去自承能力，直到冒落片幫，加大了松動(dòng)區(qū)的范圍。 因此要求及時(shí)對(duì)圍巖實(shí)施支護(hù)，防止松動(dòng)區(qū)擴(kuò)大，即施工中支護(hù)要緊跟迎頭，要及時(shí)護(hù)幫。

軟巖巷道圍巖具有膨脹性， 特別是深部礦壓通過(guò)巷道兩幫傳遞到底板，使巷道底板變形鼓起。 因此還要及時(shí)臥底，保持巷道的有效斷面。

3.2 支護(hù)改革方案：永久支護(hù)

采用錨桿、 鋼網(wǎng)、 錨索、 噴漿聯(lián)合支護(hù): 錨桿間排距800mm×800mm；錨索間排距1200mm×1600mm，自巷道中間向兩幫均勻布置；噴漿厚度100mm。 當(dāng)頂板破碎時(shí)采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，錨桿間排距600×600mm，鋼網(wǎng)全斷面敷設(shè)。

3.2.1 支護(hù)材料

（1）錨桿及錨固劑：錨桿采用(A5)鋼制成的等強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，直徑為20mm，長(zhǎng)度為2000mm，每根錨桿用1 塊樹(shù)脂錨固劑固定，錨固長(zhǎng)度不少于500mm，錨桿外露長(zhǎng)度為0～40mm，托盤(pán)規(guī)格為邊長(zhǎng)150×150mm，厚8mm，用鋼板制成方形。 樹(shù)脂錨固劑直徑為20mm，每塊長(zhǎng)度為500mm，錨桿使用配套標(biāo)準(zhǔn)螺母緊固，每根錨桿錨固力≥200KN，錨桿、墊板螺母、擰緊力矩不少于140N.m， 錨桿眼深度1900㎜， 允許偏差0＜眼孔深度≤50mm。

（2）錨索：①由于在施工時(shí),頂板向上2.5-3m 左右揭露煤層、8m 見(jiàn)到煤層頂板， 煤層厚度約5m， 不能滿足頂板支護(hù)安全。 為加強(qiáng)頂板管理，確保施工安全，對(duì)錨索長(zhǎng)度進(jìn)行加長(zhǎng)支護(hù)。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)揭露地質(zhì)情況，輔助水平永久避難硐室在煤2 下部，煤3 上部,煤巖層傾向西北，在開(kāi)門(mén)口向里煤層有逐漸變薄，巖層逐漸變厚，根據(jù)資料推算自開(kāi)門(mén)口向里8m 左右，頂板上方巖層可以達(dá)到5m 左右。 ②自開(kāi)門(mén)口向里8m 左右，原有錨索支護(hù)長(zhǎng)度5m， 錨索間排距1200mm×1600mm， 改為長(zhǎng)度為9m～12m 錨索支護(hù)，錨索間排距不變，直到頂板巖層達(dá)到5m 左右時(shí)變更為原有支護(hù)(錨索長(zhǎng)度5m)。

每根錨索有2 塊樹(shù)脂錨固劑錨固， 錨固長(zhǎng)度1000mm，錨索用配套的索具緊固， 托盤(pán)規(guī)格為長(zhǎng)300mm×寬300mm×厚8mm 的鋼板制作。 錨索初錨力80～100KN；錨索單根錨固力大于200KN；錨索孔深5000mm，允許偏差0＜眼孔深度≤200mm；錨索外露長(zhǎng)度：100＜外露長(zhǎng)度＜200mm。

（3）錨網(wǎng)全斷面敷設(shè)，固定在錨桿里。 錨網(wǎng)采用直徑不小于6.5mm 的鐵絲制作的經(jīng)緯網(wǎng)， 網(wǎng)的規(guī)格為長(zhǎng)×寬=1500×1200mm，網(wǎng)格規(guī)格為長(zhǎng)×寬=100mm×100mm，壓茬連接，搭接長(zhǎng)度不小于100mm，相鄰兩塊網(wǎng)之間要用12# 鐵絲連接，連接點(diǎn)要均勻布置，間距0.2m。

采用錨桿、鋼網(wǎng)、錨索、噴漿聯(lián)合支護(hù)。 全斷面用鋼筋網(wǎng)護(hù)頂幫以減少松動(dòng)區(qū)的破裂和延展，進(jìn)而控制壓力區(qū)的發(fā)展和圍巖變形。 能使整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)既有較高的強(qiáng)度。 能夠加固允許圍巖發(fā)生一定的變形，減小應(yīng)力集中。

3.2.2 改進(jìn)支護(hù)技術(shù)，減少巷道變形

針對(duì)巷道因受側(cè)壓大鋼筋網(wǎng)采用直徑6.5mm 的鋼筋制作的經(jīng)緯網(wǎng)，網(wǎng)的規(guī)格為長(zhǎng)×寬（1500mm×1200mm），網(wǎng)格規(guī)格長(zhǎng)×寬 （100mm×100mm）， 要求鋼筋網(wǎng)， 網(wǎng)與網(wǎng)間搭茬不小于100mm，并用12# 雙股鐵絲進(jìn)行連接，連接間距補(bǔ)大于200mm.對(duì)工作面進(jìn)行噴漿，噴漿質(zhì)量要求頂幫噴嚴(yán)封實(shí)，致密，噴漿后能使圍巖能及時(shí)得到控制，增強(qiáng)圍巖的整體性和穩(wěn)定性，減少了巷道變形。 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，能有效地控制了巷道的變形。

采用錨桿、鋼網(wǎng)、錨索、噴漿聯(lián)合支護(hù)巷道效果明顯，是比較合理的。 拱型支護(hù)中存在的問(wèn)題，大多是因?yàn)橹Ъ苁芰Σ痪鸬?，是支護(hù)質(zhì)量問(wèn)題。 提高支護(hù)質(zhì)量應(yīng)重點(diǎn)解決好如下問(wèn)題：一是搞好巷道成型，巷道成形好壞直接影響支護(hù)質(zhì)量和巷道礦壓顯現(xiàn)的強(qiáng)弱。 二是提高支護(hù)的初撐力，巷道礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈、壓力大、巷道變形嚴(yán)重時(shí)，對(duì)巷道進(jìn)行及時(shí)支護(hù)，給巷道圍巖一定的支撐力，可以阻止圍巖的進(jìn)一步下沉、破碎。 三是錨桿錨索接觸面要實(shí)，保證材料緊密接觸巷道圍巖，使巷道直接與圍巖成面接觸，受力均勻。 四是進(jìn)行巷道支護(hù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)。

3.2.3 加強(qiáng)爆破管理，合理調(diào)整爆破參數(shù)

針對(duì)應(yīng)力集中區(qū)內(nèi)礦壓顯現(xiàn)明顯、圍巖破碎，在爆破期間加強(qiáng)頂板管理，防止爆破時(shí)出現(xiàn)冒頂。 加強(qiáng)頂板支護(hù)：放炮前、后和噴漿前對(duì)松動(dòng)的錨桿及時(shí)進(jìn)行緊固；對(duì)失效的錨桿及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)打。 爆破后使用好前探支架及時(shí)前移， 距迎頭不能大于0.8m。 因頂板煤層底板，必須合理調(diào)整爆破參數(shù)，掏槽眼和周邊眼之間的距離，特別是頂眼距頂板的距離。

4 施工的幾點(diǎn)體會(huì)

由于施工中圍巖壓力大，巷道易片幫，若支護(hù)不及時(shí)容易造成巷道變形成形差，因此噴漿工作必須緊跟迎頭，支護(hù)質(zhì)量達(dá)到規(guī)定要求。 只有噴漿工作緊跟迎頭，對(duì)圍巖進(jìn)行封閉才能保證阻止巖膨脹風(fēng)化，變形量就小。 因此迎頭鉆炮眼時(shí)，要掌握好兩幫的炮眼角度，以保證兩幫成形好并使支護(hù)安裝完畢后架棚符合質(zhì)量規(guī)格要求。

必須經(jīng)常檢查成巷巷道的支護(hù)狀況， 發(fā)現(xiàn)有支護(hù)失效現(xiàn)象時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行整改。

由于巷道施工前圍巖破碎， 施工中要按正規(guī)循環(huán)進(jìn)行作業(yè)，放炮后及時(shí)移支前探支架，并加實(shí)背牢頂板，防止頂板冒落。

5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益比較

通過(guò)對(duì)-613 永久避險(xiǎn)硐室巷道在過(guò)應(yīng)力集中區(qū)支護(hù)方式改革方案的實(shí)施， 解決了應(yīng)力集中區(qū)巷道支護(hù)帶來(lái)的困難，有效的控制了頂板冒落和片幫，避免了巷道的二次支護(hù)，確保了掘進(jìn)安全生產(chǎn)，節(jié)約了成本，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

[1]芩傳鴻.頂板災(zāi)害防治。 徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社

[2]袁和生，煤炭巷道錨桿支護(hù)技術(shù)【M】北京：煤炭工業(yè)出版1997

[3]錢(qián)鳴高，石平五.礦山壓力與圍巖控制【M】.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003

[4]李德忠，夏新川，韓家根，等.深部礦井開(kāi)采技術(shù)【M】.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2005

[5]陳學(xué)偉，金泰等。 鮑店礦綜放面沿空巷道礦壓控制