陳仕仁++卓軍

摘 要：針對(duì)龍門(mén)峽南煤礦傾斜破碎頂板的煤層條件，通過(guò)采用錨網(wǎng)索梯聯(lián)合支護(hù)方案，有效地控制了回采巷道的圍巖變形和破壞，保證了巷道施工質(zhì)量與安全，同時(shí)為提高巷道掘進(jìn)單進(jìn)水平提供了保障。研究表明錨網(wǎng)索梯聯(lián)合支護(hù)在傾斜煤層頂板破碎回采巷道，在支護(hù)參數(shù)合理、質(zhì)量有保障的前提下是有效的支護(hù)形式，可以取得較好的安全經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：傾斜；破碎頂板；煤巷；錨網(wǎng)索梯；聯(lián)合支護(hù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）12-0170-02

龍門(mén)峽南煤礦是川煤集團(tuán)廣能公司在廣安新建的現(xiàn)代化礦井，規(guī)劃設(shè)計(jì)為60萬(wàn)噸/年，目前已進(jìn)入回采巷道施工。礦井主采K1煤層，單斜構(gòu)造，煤厚0.74～1.94m，平均1.36m，煤層傾角為25°～35°，平均35°。煤層頂?shù)装遢^為松軟、破碎，頂板為泥巖，偽頂均厚0.2m，直接頂均厚5.6m；煤層直接底為泥巖、砂巖，均厚2.5m，基本底為泥巖、頁(yè)巖，均厚1.6m。礦井設(shè)計(jì)采用走向長(zhǎng)壁機(jī)械化采煤工藝，機(jī)、風(fēng)兩巷沿煤層走向按中線施工。巷道施工前期，機(jī)巷采用異性斷面錨棚+噴漿支護(hù)，風(fēng)巷采用金屬架棚防倒支架+噴漿支護(hù)，支護(hù)間距均為800mm。由于機(jī)、風(fēng)兩巷均采用了金屬架棚梁支護(hù)，尺寸相對(duì)固定，對(duì)煤層沿巷道走向厚薄變化適應(yīng)性較差，加之頂板巖性較軟且破碎，現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)巷頂離層現(xiàn)象，特別是矮幫最大離層量達(dá)到300mm，離層深度達(dá)1m；同時(shí)，巷頂局部錨桿出現(xiàn)拉斷現(xiàn)象，給礦井建設(shè)帶來(lái)安全隱患。

1 傾斜破碎頂板煤巷支護(hù)方案

結(jié)合龍門(mén)峽南煤礦前期施工巷道圍巖應(yīng)力呈非對(duì)稱(chēng)分布變化明顯且頂板矮幫側(cè)應(yīng)力釋放集中的特性，設(shè)計(jì)了兩個(gè)方案。

方案一：頂板及兩幫采用錨桿+錨索+鋼筋網(wǎng)+矮幫錨梁支護(hù)；錨桿錨索采用樹(shù)脂錨固劑錨固，錨索居巷中布置，鋼筋網(wǎng)的應(yīng)用防止出現(xiàn)兜網(wǎng)的現(xiàn)象，錨梁采用錨索支“U”型槽鋼兩端，同時(shí)兩幫采用竹芭片護(hù)煤層部分。

方案二：頂板采用樹(shù)脂錨桿錨桿+錨索+錨網(wǎng)+鋼筋梯支護(hù)；巷道高幫采用樹(shù)脂錨桿支煤層部分，采用漲殼錨桿支底板巖石部分，矮幫上半部采用樹(shù)脂錨桿、最下排采用漲殼錨桿支護(hù)；錨索居巷中和矮幫肩窩處各一組，同時(shí)兩幫采用竹芭片護(hù)煤層部分；錨網(wǎng)應(yīng)用頂板和兩幫防止出現(xiàn)兜網(wǎng)的現(xiàn)象；鋼筋梯支護(hù)頂板矮幫側(cè)。

綜合分析，兩種支護(hù)方案大體相同，不同之處在于方案一采用錨梁對(duì)矮幫進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，而方案二采用鋼筋梯。因此，按照技術(shù)可行、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則，采用方案二較為合理。

2 巷道錨網(wǎng)索梯聯(lián)合支護(hù)方案設(shè)計(jì)

2.1 巷道斷面選擇

按照龍門(mén)峽南煤礦煤層賦存條件及回采巷道施工期間及后期回采用途，機(jī)巷設(shè)計(jì)寬度為4.2m，矮幫高度為1.6m，S掘=11.81m2；風(fēng)巷設(shè)計(jì)寬度3.6m，矮幫掘進(jìn)高度1.8m，S掘=9.93m2；兩巷兩幫均垂直于巷道底板水平面，其中機(jī)巷高幫1.6m以上幫壁向巷內(nèi)側(cè)偏斜10°，降低高幫高度的同時(shí)減少頂板懸露長(zhǎng)度。機(jī)、風(fēng)兩巷斷面設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.2 巷道支護(hù)參數(shù)

2.2.1 頂板支護(hù)參數(shù)

（1）錨桿：通過(guò)懸吊作用理論和圍巖松動(dòng)圈分類(lèi)法綜合分析，結(jié)合龍門(mén)峽南礦現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，工作面機(jī)、風(fēng)巷頂板錨桿參數(shù)確定為長(zhǎng)度2.2m，直徑20mm，支護(hù)間排距為800×900mm，配套托盤(pán)為碟狀托盤(pán)，規(guī)格為120mm×120mm×10mm，螺母為防松螺母或加長(zhǎng)等強(qiáng)螺母，配錨固劑為CK2370型快速樹(shù)脂錨固劑1條，單根錨桿錨固長(zhǎng)度不小于0.7m，單根錨桿初錨力不小于30KN，拉拔力不小于50KN。

（2）鋼筋梁：采用Φ8mm圓鋼加工，沿每排錨桿排拒傾斜布置一組，并與高幫肩窩處的錨桿搭接錨固；為確保矮幫頂板破碎離層，沿走向錨桿間距布置兩組鋼筋梁，每組長(zhǎng)3.4m，并在搭接處壓岔不小于100mm。

（3）錨網(wǎng)：采用金屬網(wǎng)護(hù)頂，金屬網(wǎng)采用8#菱形金屬鐵絲網(wǎng)。

（4）錨索：采用Φ15.24mm，長(zhǎng)度大于7800mm的鋼絞線作為錨索，將錨桿加固的“組合梁”整體懸吊于堅(jiān)硬巖層中，且錨索錨固點(diǎn)在K1煤層頂板1000mm以上穩(wěn)定巖石中，錨索居巷中布置在兩排錨桿之間，間距3.2m；為加強(qiáng)矮幫頂板支護(hù)并在巷道矮幫肩窩按間距3.2m施工一根4.3m錨索與巷中錨索交替支護(hù)。錨索托盤(pán)采用14#槽鋼加工成300mm的短節(jié)。

機(jī)、風(fēng)兩巷頂板支護(hù)如圖2、3所示。

2.2.2 兩幫支護(hù)參數(shù)

因傾斜煤層，巷道兩幫高度不一致，兩幫揭露均為半煤巖，因此巷道兩幫應(yīng)采取針對(duì)性的支護(hù)措施。巷幫煤層部位采用Φ20mm，長(zhǎng)2.2m的樹(shù)脂錨桿支護(hù)，軟巖部位采用Φ16mm、 長(zhǎng)度為1.6m的金屬漲殼錨桿支護(hù)；整個(gè)巷幫錨桿間排距800mm×900mm，托盤(pán)為碟狀托盤(pán)，規(guī)格為120mm×120mm×5mm，螺母為標(biāo)準(zhǔn)螺母，錨桿配套金屬網(wǎng)和芭片護(hù)幫，同時(shí)巷幫煤壁部位錨桿配合竹夾板（300mm×150mm×15mm）使用進(jìn)加強(qiáng)支護(hù)。機(jī)、風(fēng)巷兩幫支護(hù)如圖2、3所示。

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果與礦壓觀測(cè)分析

3.1 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果

傾斜破碎頂板煤巷錨網(wǎng)索梯聯(lián)合支護(hù)在龍門(mén)峽南煤礦3111機(jī)、風(fēng)巷組織實(shí)施，兩巷掘進(jìn)與瓦斯防突采取交替作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)組織工業(yè)性試驗(yàn)近5個(gè)月，共掘進(jìn)839.3m，單進(jìn)達(dá)168m/月，較支護(hù)改進(jìn)前提高15%；在支護(hù)成本方面，改進(jìn)后的支護(hù)形式取消了原有的棚梁和噴漿支護(hù)，增加了低廉的索梯支護(hù)，降低了支護(hù)成本的同時(shí)，減少了二次維護(hù)成本，巷道掘進(jìn)支護(hù)成本降低約390元/m。工業(yè)性試驗(yàn)巷道支護(hù)效果良好，沒(méi)有出現(xiàn)明顯變形、支護(hù)失效和二次支護(hù)現(xiàn)象，較好地解決了傾斜破碎頂板煤巷支護(hù)的薄弱環(huán)節(jié)，在安全上為組織快速掘進(jìn)施工提供了保障，巷道采用錨網(wǎng)索梯聯(lián)合支護(hù)以來(lái)未發(fā)生煤巷冒頂及重傷以上頂板事故，工程質(zhì)量達(dá)一級(jí)。

3.2 礦壓觀測(cè)分析

通過(guò)對(duì)礦壓觀測(cè)數(shù)據(jù)的整理分析得知，巷道掘進(jìn)后的前6天屬巷道變形量和錨桿、錨索受力變化較大時(shí)期，6-20天巷道變形和錨桿、錨索受力變化逐漸趨于平穩(wěn)，25天后巷道變形和錨桿、錨索受力基本不再發(fā)生明顯的變化。在觀測(cè)期的前6天，巷道兩幫累計(jì)移近量為20mm，頂?shù)装逑鄬?duì)移近量為6mm，錨索平均受力為142KN，巖層中錨桿平均受力為85KN，煤層中錨桿平均受力為20KN。6-20天巷道兩幫累計(jì)變形量為22mm，頂?shù)装謇塾?jì)相對(duì)移近量為10mm，錨桿、錨索受力變化不大，巖層中的錨桿平均增加5KN，煤層中的錨桿平均增加1.5KN，錨索平均增加12KN。25天后巷道變形量和頂?shù)装逑鄬?duì)移近量基本不再發(fā)生變化。巷道頂板下沉量、兩幫移近量數(shù)值如圖4所示。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)傾斜破碎頂板煤層條件煤巷進(jìn)行錨網(wǎng)索梯支護(hù)合理設(shè)計(jì)和對(duì)巷道薄弱環(huán)節(jié)采取針對(duì)性加強(qiáng)措施，取消傳統(tǒng)工藝復(fù)雜且存在安全漏洞的棚式錨噴混合支護(hù)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)及礦壓觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，采用錨網(wǎng)索梯聯(lián)合支護(hù)的傾斜破碎頂板煤層巷道在開(kāi)挖初期頂板有少量離層，后期整體穩(wěn)定性良好，沒(méi)有出現(xiàn)明顯變形，錨桿、錨索的錨固力均達(dá)到預(yù)期要求。實(shí)踐證明錨網(wǎng)索梯聯(lián)合支護(hù)在傾斜煤層頂板破碎回采巷道，在支護(hù)參數(shù)合理、質(zhì)量有保障的前提下是有效的支護(hù)形式，可以取得較好的安全經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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