(河南理工大學(xué) 河南 焦作 454000)

一、地質(zhì)概況

山西陵川崇安蘇村煤業(yè)有限公司井田位于陵川縣城西部直距約14km處，禮義鎮(zhèn)蘇莊～崔村一帶，井田位于太行山南段中西側(cè)，為構(gòu)造剝蝕中低山丘陵區(qū)，區(qū)內(nèi)溝谷發(fā)育，總的地勢(shì)為北西高南東低，最高點(diǎn)位于井田北西部山梁上，海拔為1132.5m，最低點(diǎn)位于井田南部，海拔為992.5m，相對(duì)高差140m。

井田內(nèi)主要含煤地層為山西組、太原組，平均總厚為140.93m，共含煤11層，煤層平均總厚10.99m，總含煤系數(shù)為7.80%，其中可采煤層共3層(3號(hào)、9號(hào)、15號(hào)煤層)，平均可采厚度共9.64m，可采系數(shù)6.84%。

3號(hào)煤層的特點(diǎn)是：黑色略帶灰色色調(diào)，強(qiáng)玻璃光澤～金屬光澤，礦物含量較多時(shí)光澤變暗[1]。具貝殼狀、粒狀、階梯狀、棱角狀斷口，內(nèi)生裂隙較發(fā)育，性脆易碎，層狀構(gòu)造，燃燒時(shí)著火點(diǎn)高，無煙。宏觀煤巖類型以半亮型煤為主，少量的光亮型和半暗型煤。

目前，礦井正在掘進(jìn)1702工作面回風(fēng)巷道，工作面回風(fēng)巷毛寬3700mm，毛高3600mm，均采用錨桿錨索聯(lián)合支護(hù)。由于工作面順槽圍巖軟弱，頂板泥巖為主，巷道掘進(jìn)時(shí)支護(hù)困難。

二、工作面回風(fēng)巷錨桿、錨索支護(hù)優(yōu)化參數(shù)

工作面回風(fēng)巷錨桿、錨索布置如圖1所示。頂板為5根錨桿，間距850mm；兩幫各4根錨桿，間距為1000mm，錨桿排距參照間距確定為1000mm。其具體支護(hù)參數(shù)為：

(一)頂板錨桿

錨桿規(guī)格：使用左旋螺紋鋼高強(qiáng)錨桿，桿體屈服強(qiáng)度不低于335MPa，極限強(qiáng)度不低于380MPa，規(guī)格為Ф20mm×2400mm，配150mm×150mm×10mm高強(qiáng)拱形托盤和高強(qiáng)螺母，為配套產(chǎn)品。

錨固參數(shù)：加長(zhǎng)樹脂錨固，鉆孔直徑≤30mm，樹脂錨固劑規(guī)格為K2335和Z2360各一卷；

錨桿角度：兩頂角處錨桿分別向外傾斜10°～15°，其它錨桿均垂直頂板布置。

輔助支護(hù)：頂板配以鋼筋梯子梁和金屬網(wǎng)作為輔助支護(hù)，梯子梁采用Ф14mm的鋼筋自行制作，長(zhǎng)度為3700mm，兩端封閉；金屬網(wǎng)采用10#鉛絲編制的經(jīng)緯網(wǎng)或者菱形網(wǎng)，頂板金屬網(wǎng)規(guī)格為3600mm×1200mm，網(wǎng)孔規(guī)格為50mm×50mm，相鄰網(wǎng)搭接約200mm，采用14#鐵絲鈕扣聯(lián)結(jié)，孔孔相連，每扣鐵絲至少擰3圈以上；錨桿錨固力：錨桿設(shè)計(jì)錨固力大于100kN；

(二)兩幫錨桿

錨桿規(guī)格：使用左旋螺紋鋼高強(qiáng)錨桿，桿體屈服強(qiáng)度不低于335MPa，極限強(qiáng)度不低于380MPa，規(guī)格為Ф20mm×2000mm，配150mm×150mm×10mm高強(qiáng)拱形托盤和高強(qiáng)螺母，含調(diào)心球墊和減摩墊圈，為配套產(chǎn)品；

錨桿角度：頂角和底角處錨桿分別向頂、底傾斜10°～15°，其它錨桿均垂直兩幫布置。

錨固參數(shù)：鉆孔直徑≤28mm，加長(zhǎng)錨固，每孔兩支樹脂藥卷，錨固劑規(guī)格為K2335和Z2360各一卷；

輔助支護(hù)：兩幫配以金屬網(wǎng)作為輔助支護(hù)，金屬網(wǎng)采用10#鉛絲編制的經(jīng)緯網(wǎng)或者菱形網(wǎng)，兩幫金屬網(wǎng)規(guī)格為3600mm×1200mm，網(wǎng)孔規(guī)格為50mm×50mm，相鄰網(wǎng)搭接約200mm，采用14#鐵絲鈕扣聯(lián)結(jié)，孔孔相連，每扣鐵絲至少擰3圈以上；錨桿錨固力：兩幫錨桿設(shè)計(jì)錨固力大于100kN；

錨桿預(yù)緊力：先使用錨桿鉆機(jī)安裝錨桿攪拌樹脂藥卷，然后采用大扭矩扳手?jǐn)Q緊螺母，錨桿預(yù)緊力矩不小于300N·m，且不能大于500N·m，如果不能達(dá)到扭矩要求，應(yīng)購(gòu)買扭矩放大器，盡量使錨桿預(yù)緊力矩達(dá)到要求。

(三)頂板錨索

錨索規(guī)格：采用1×7股高強(qiáng)度低松弛鋼絞線制，錨索直徑為17.8mm，長(zhǎng)5300mm，有效長(zhǎng)度5000mm左右；

錨索布置：錨索一排一根，排距3000mm，緊跟掘進(jìn)迎頭施工。

錨固參數(shù)：錨索采用3卷樹脂錨固劑錨固，一支K2335，兩支Z2360，理論錨固長(zhǎng)度約為1400mm，在錨索錨固端1400mm處施加擋圈。

錨索托盤：采用300mm×300mm×12mm的高強(qiáng)球型托盤，并配有調(diào)心球墊；

錨索錨固力：錨索設(shè)計(jì)錨固力大于300kN。

錨索預(yù)緊力：錨索預(yù)緊力應(yīng)≥200KN。

遇煤層厚度變化較大的地段，錨索長(zhǎng)度可根據(jù)需要調(diào)整，錨索至少應(yīng)深入煤層頂板2000mm以上。

圖1 工作面回風(fēng)巷錨桿、錨索布置圖

三、效果分析

為全面檢查安全支護(hù)后工作面回風(fēng)巷道圍巖變形情況，在巷道表面位移觀察采用“十”字布點(diǎn)法[2]，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圍巖變形情況每50～60m設(shè)一處測(cè)站，分別對(duì)巷道兩幫收斂量及頂?shù)装逡平窟M(jìn)行檢測(cè)。

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，在21天后頂板收斂量趨于穩(wěn)定在250mm左右，在22天后兩幫移近量穩(wěn)定在340mm左右；總的來說巷道圍巖變形量在一個(gè)月內(nèi)趨于穩(wěn)定，有效控制圍巖變形，工作面回風(fēng)巷道正常使用，可以滿足礦井安全生產(chǎn)。

[1]侯朝炯，郭勵(lì)生，勾攀峰，煤巷錨桿支護(hù)[M].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1999.

[2]康紅普,王金華,林健.煤礦巷道錨桿支護(hù)應(yīng)用實(shí)例分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2010,29(4):649-664.