郭建彪張世泰

（1.安徽淮北煤電技師學(xué)院，安徽淮北 235000；2.安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽淮北 235000；3.淮北礦業(yè)集團(tuán)公司生產(chǎn)管理部，安徽淮北 235000）

“錨網(wǎng)噴+U型棚”復(fù)合支護(hù)在高應(yīng)力煤巷中的應(yīng)用

郭建彪1，2張世泰3

（1.安徽淮北煤電技師學(xué)院，安徽淮北 235000；2.安徽礦業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽淮北 235000；3.淮北礦業(yè)集團(tuán)公司生產(chǎn)管理部，安徽淮北 235000）

淮北礦業(yè)祁南煤礦721采煤工作面機(jī)巷是高應(yīng)力巷道，圍巖強(qiáng)度低，應(yīng)力大，巷道變形破壞較嚴(yán)重，嚴(yán)重影響正常開采。本文針對721采煤工作面機(jī)巷里段的支護(hù)現(xiàn)狀，分析了其變形破壞的原因，對該機(jī)巷以后掘進(jìn)支護(hù)針對性地采取了“錨網(wǎng)噴+U型棚”復(fù)合支護(hù)措施，提高了圍巖強(qiáng)度和支護(hù)強(qiáng)度，有效控制了巷道的變形和破壞。

高應(yīng)力；“錨網(wǎng)噴+U型棚”復(fù)合支護(hù)；巷道圍巖控制

1 工程概況

72煤層位于下石盒子組下部，上距71煤層1.5～21m，平均7m左右，是祈南礦井主要可采煤層之一。煤層厚度0～7.36m，平均2.64m。以中厚煤層為主，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，屬較穩(wěn)定煤層。頂板主要為泥巖，北部有中砂巖、粉砂巖分布，南部粉砂巖零星分布。底板主要為泥巖，局部相變?yōu)榉凵皫r。

721 機(jī)巷先掘進(jìn)里段，初始采用U29型鋼棚支護(hù)，巷道凈寬度為3.5m，凈高2.8m,棚距為600mm，塘柴笆片腰幫過頂。該巷道里段施工后，經(jīng)測定其圍巖變形量如下：每幫移近量平均為0.3m，頂板下沉量0.4～0.6m，巷道底臌量0.3～0.5m，局部底臌量甚至達(dá)到1m以上，出現(xiàn)嚴(yán)重的變形。

煤巖層綜合柱狀圖

2 圍巖變形破壞原因分析

由于721機(jī)巷的圍巖性質(zhì)較差，受到高應(yīng)力作用后，巷道兩幫移近量、頂板下沉量、底臌量都很大，出現(xiàn)全斷面收縮。根據(jù)721機(jī)巷里段支護(hù)狀況，該巷道嚴(yán)重變形破壞的原因是多方面的。主原因有以下幾個方面：（1）構(gòu)造應(yīng)力的作用。由于721工作面位于王樓背斜軸部，工作面外圍和內(nèi)部發(fā)育有BF10、BF13、F3等斷層，存在著較大的構(gòu)造應(yīng)力，巷道受水平構(gòu)造應(yīng)力的影響非常嚴(yán)重。（2）圍巖強(qiáng)度低，承載能力差。由于該煤層頂?shù)装逯饕悄鄮r，強(qiáng)度比較低，其承載能力較差，圍巖強(qiáng)度低是造成該巷道頂?shù)装遄冃纹茐牡闹饕蛩亍＃?）支架支護(hù)強(qiáng)度不夠。由于該機(jī)巷里段開始采用的是U型棚支護(hù)，支架與煤層、圍巖接觸不實，造成整體支護(hù)強(qiáng)度不夠。（4）應(yīng)力集中點(diǎn)加固不夠。采用U型鋼棚支護(hù)時，對巷道底腳、肩窩和中頂?shù)忍帥]有采取有效的加固措施，容易導(dǎo)致頂板下沉量加大，甚至破壞、棚退扎底、搭接處損壞，甚至導(dǎo)致棚梁和棚退扭曲。

3 巷道支護(hù)改進(jìn)方案

根據(jù)721采煤工作面機(jī)巷里段的支護(hù)現(xiàn)狀分析和變形破壞原因分析，在后段巷道支護(hù)采用了“錨網(wǎng)噴+U型棚”復(fù)合支護(hù)措施，有效地控制了圍巖的變形和破壞。

3.1 “錨網(wǎng)噴+U型棚”復(fù)合支護(hù)機(jī)理

U型鋼棚具有先柔后剛特征，具有一定的可縮量，在較大圍巖壓力作用下，允許圍巖有一定的變形量，以釋放圍巖壓力，當(dāng)支架收縮到一定程度則變成剛性支護(hù)體，阻止圍巖的繼續(xù)產(chǎn)生變形；圍巖內(nèi)打入錨桿，可起到加固圍巖，提高圍巖自承能力的作用，圍巖在錨桿的作用下形成組合拱，并與金屬網(wǎng)、噴層形成一個共同承載體，共同承載圍巖壓力，保證了巷道的安全穩(wěn)定性。

3.2 支護(hù)參數(shù)

（1）錨桿使用長3.0m，φ20mm左旋無縱筋高強(qiáng)螺紋鋼錨桿，兩幫使用長2.0m，φ20mm左旋無縱筋高強(qiáng)螺紋鋼錨桿，錨桿排距為800mm，間距為600mm，全長錨固。（2）金屬網(wǎng)規(guī)格為：采用直徑φ4.5mm的盤圓鋼筋焊接而成，網(wǎng)幅為1 000mm×800mm，網(wǎng)格為100×100mm。（3）噴漿配合比為水泥：沙子：石子=1∶2∶2，摻加4%的速凝劑，水灰比為0.45，巷道噴層厚度為100mm。每米巷道使用42.5#普通硅酸鹽水泥0.8噸，3～5mm石子1.2m3，中粗砂1.3m3，混凝土強(qiáng)度為10Mpa。

3.3 施工工藝過程

巷道掘進(jìn)成型后→首先架設(shè)前探梁，進(jìn)行臨時支護(hù)→緊接著掛網(wǎng)，網(wǎng)要壓茬連接，壓茬長度為100mm，并做到每道必連且連接牢實→然后打錨桿眼，錨桿眼位置要準(zhǔn)確，眼位誤差不得超過100mm，眼向誤差不得大于15°；錨桿眼深度要以比錨桿桿體長度短50mm為宜；打眼及安裝錨桿時應(yīng)按照由外往里、先頂后幫的順序依次進(jìn)行→緊跟迎頭安裝錨桿和復(fù)合托盤→然后架設(shè)U型鋼支架→最后噴射混凝土。

3.4 支護(hù)效果

為了檢驗支護(hù)效果，在現(xiàn)場工業(yè)性試驗中進(jìn)行了巷道表面位移監(jiān)測。在721工作面機(jī)巷試驗段設(shè)置了4個測站進(jìn)行巷道表面位移量觀測。經(jīng)過實際觀測得知兩幫的平均位移量均在0.1m以下，頂板下沉量小于0.15m?？傮w來看，未出現(xiàn)大的頂板下沉、縮幫、和底臌等現(xiàn)象，巷道成型好，圍巖變形量小，大大減少了巷道以后的修復(fù)率，節(jié)省了巷道修復(fù)成本。

4 結(jié)語

根據(jù)巷道圍巖表面位移量實際觀測數(shù)據(jù)來看，“錨網(wǎng)噴+U型棚”復(fù)合支護(hù)措施有效地控制了巷道的大變形,“錨網(wǎng)噴+U型棚”復(fù)合支護(hù)技術(shù)在721工作面機(jī)巷支護(hù)的成功應(yīng)用,為其他類似高應(yīng)力軟巖巷道的支護(hù)提供了借鑒之處。

[1]楊軍偉，路瑞恒，楊海軍，徐洪濤，韓金育，錢景奇.軟巖巷道圍巖控制技術(shù)[J]，中州煤炭.2012.（1）.

TD353

A

1003-5168(2014)04-0059-01