李向利

（大同煤礦集團(tuán)永定莊煤業(yè)公司，山西 大同 037024）

1 概況

同煤集團(tuán)永定莊煤礦3-5#層北盤區(qū)5102巷為8102工作面的運(yùn)輸巷，采用小煤柱臨空掘巷，與3-5#層8103工作面采空區(qū)相隔8m保護(hù)煤柱，周邊無老空區(qū)。煤層瓦斯相對涌出量8.55m3/t，瓦斯絕對涌出量0.68m3/min。

8102工作面煤層總厚度23.4～32.3m，平均27.73m，5102巷煤層傾角0°～3°，平均2°，煤層最多發(fā)育26層夾矸，巖性主要為高嶺巖、炭泥巖、煌斑巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖等。根據(jù)8103工作面巷道揭露、探頂?shù)踪Y料情況，5102巷預(yù)計(jì)在177～350m處受火成巖侵入影響，且主要侵入煤層頂部，煤質(zhì)變?yōu)樘烊唤?。煤層基本頂為平均厚?5.32m的砂巖，直接頂為平均厚度2.7m的粉砂巖，直接底為平均厚度2.51m的泥巖、粉砂巖。

2 巷道掘進(jìn)布置和掘進(jìn)工藝

2.1 巷道布置方案

5102巷道斷面設(shè)計(jì)為矩形，毛寬4.8m，毛高3.8m（表1）。受動(dòng)壓影響，需在巷道底板近8103工作面?zhèn)仁┕ば箟翰郏箟翰垡?guī)格：寬×深＝40cm×50cm。

表1 巷道設(shè)計(jì)參數(shù)表

2.2 巷道掘進(jìn)工藝

5102巷采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝，從與8102切巷交點(diǎn)處開口，向外沿3-5#層煤層底板留頂煤施工掘進(jìn)。采用EBZ-260H型掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行截割施工，用DZQ80/30/15型橋式轉(zhuǎn)載機(jī)配合三部DSJ-800型帶式輸送機(jī)完成運(yùn)輸作業(yè)，使用EBZ-260H型掘進(jìn)機(jī)完成割巷作業(yè)。巷道支護(hù)使用MQT-130/2.7型氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)、ZQS-50/1.8S型氣動(dòng)手持式鉆機(jī)、MQTB-80/2.3氣腿式幫錨機(jī)和7655風(fēng)鉆，采用鉆孔泄壓和泄壓槽方式泄壓。泄壓槽布置在掘進(jìn)斷面的左下角（近煤柱側(cè)），規(guī)格：寬×深＝40cm×50cm。5102巷掘進(jìn)時(shí)遇火成巖入侵，機(jī)組截割困難時(shí)采用鉆眼爆破方式施工，鉆眼爆破時(shí)使用7655風(fēng)鉆濕式鉆眼。

3 5102巷道的支護(hù)設(shè)計(jì)和工藝

3.1 支護(hù)設(shè)計(jì)方案

結(jié)合3-5#層其他已掘相鄰巷道頂板支護(hù)情況分析，用錨桿+錨索聯(lián)合支護(hù)頂板效果良好，能有效地保證頂板的整體穩(wěn)定，本巷道施工仍采用錨桿和錨索聯(lián)合支護(hù)形式（表2、圖1）。

圖2 巷道支護(hù)方案圖

巷道支護(hù)錨桿長度應(yīng)不小于2.1m，對比相鄰礦井同煤層及我礦同煤層已掘巷道支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，為提高支護(hù)安全系數(shù)，經(jīng)過工程類比最終確定本巷道掘進(jìn)支護(hù)錨桿長度為2.4m。巷道錨桿直徑為22mm。由公式（1）計(jì)算可得巷道錨桿間排距取值不大于0.96m即可。結(jié)合施工巷道寬度，為提高支護(hù)安全系數(shù)，最終確定本巷道頂板支護(hù)錨桿間距0.8m，排距0.9m，錨桿錨固長度為1.2m，巷道頂板錨索長度為8.3m，直徑為Φ21.8mm。

式中：

a-錨桿間距，m

Q-錨桿錨固力，取100kN；

k-安全系數(shù)，取1.8；

在解這道題時(shí)，學(xué)生就要先分析電阻與滑動(dòng)變阻器的串并聯(lián)關(guān)系，找到電表測量的用電器，仔細(xì)的分析電路圖，當(dāng)滑片b端滑到a端時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值變化情況。在結(jié)合題目所給已知條件求解問題。

γ-巖體容重，26kN/m3（據(jù)《大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司巷道錨桿支護(hù)技術(shù)規(guī)范（試行）》，2015年9月）

L2-錨桿有效長度，取2.3m。

由于5102巷實(shí)施小煤柱臨空掘巷，與8103工作面采空區(qū)相距8m保護(hù)煤柱，受應(yīng)力的二次分布的動(dòng)壓影響較大，為提高支護(hù)安全系數(shù)，確定頂板錨索間距1.6m，排距0.9m。錨索錨固長度為1.6m，頂板支護(hù)錨索每0.9m布置3根，按間距900×1600mm吊掛三眼JW錨索鋼帶，在施工過程中錨索預(yù)緊力應(yīng)不小于350kN，錨索錨固力不小于520kN。

表2 支護(hù)材料參數(shù)表

3.1.1 永久支護(hù)

頂板采用錨桿及錨索聯(lián)合支護(hù)形式作為永久支護(hù)。5102巷頂板支護(hù)選用Φ22mm×2400mm金屬螺紋鋼錨桿，配合長× 寬 × 厚 ＝4400mm×280mm×4mm六 個(gè) 孔的W鋼帶和6000×1300mm的金屬菱形網(wǎng)和130mm×130mm×10mm拱形托盤聯(lián)合支護(hù)，錨桿間距0.8m，排距0.9m；頂板每兩排錨桿中間布置三根錨索，錨索選用Φ22-1x19-8300mm高強(qiáng)度鋼絞線，配合三眼3.8mJW錨索鋼帶，配套200mm×200mm×16mm托盤，錨索間距1.6m，排距0.9m。錨桿、錨索均沿巷道頂板中心線對稱布置。

5102巷兩幫頂角處每隔1.8m各打一根Φ21.8mm×5300mm錨索，配合0.6m長的11#礦用工字鋼梁吊掛。在巷道兩頂幫角前后兩個(gè)角錨索之間各打一對Φ22mm×2400mm金屬螺紋鋼錨桿角錨桿，配合長×寬×厚＝450mm×280mm×4mm單孔W型鋼帶，即巷道兩幫頂角處以0.9m的排距交錯(cuò)布置角錨索和角錨桿加強(qiáng)支護(hù)。

巷道施工中當(dāng)頂板破碎、不平整無法使用整根W鋼帶或JW錨索鋼帶時(shí)，可使用短節(jié)鋼帶（450mm×280mm×4mm單孔W型鋼帶）代替整塊W鋼帶支護(hù)，可使用短節(jié)工字鋼梁（1.0m長11#礦用工字鋼）或者高強(qiáng)度拱型托盤（長×寬×厚=300mm×300mm×16mm）代替整塊JW鋼帶支護(hù)，同時(shí)將錨桿、錨索支護(hù)間排距分別縮小為800mm×800mm、1600mm×800mm。

3.1.2 巷幫支護(hù)

5102巷兩幫每隔0.9m各布置Φ22-1x19-5300mm錨索3根，配套200mm×200mm×16mm托盤，配合長2500mm的三眼（眼距1m）JW錨索鋼帶，固定長×寬=3700mm×1700mm的金屬菱形網(wǎng)，采用長邊順巷方向布置。護(hù)幫錨索垂直于巷壁安裝，上部第一根護(hù)幫錨索距頂板0.4m，間距1m，排距0.9m。

巷道兩幫距底板0.5m處，與護(hù)幫錨索齊排各布置一根Φ22×2400mm螺紋鋼錨桿，配套短節(jié)W鋼帶，施工角度為-20°

3.2 支護(hù)工藝

5102巷采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝，臨時(shí)支護(hù)采用機(jī)載前探支護(hù)（支護(hù)控頂范圍1.3m）。鉆眼爆破施工時(shí)采用滑移式前探支護(hù)進(jìn)行超前支護(hù)（支護(hù)控頂范圍2.0m）。

錨桿支護(hù)施工方法和安全技術(shù)要求：施工前進(jìn)行安全檢查（頂板、瓦斯、工程質(zhì)量、探頭位置）→敲幫問頂 → 臨時(shí)支護(hù) →施工錨桿眼 →安裝錨桿、鋼帶 →緊固并用扭力矩板手檢查扭力矩是否合格 →進(jìn)行收尾，整理工程質(zhì)量。

錨索施工方法與技術(shù)要求：施工前進(jìn)行安全檢查（頂板、瓦斯、工程質(zhì)量、探頭位置）→敲幫問頂 → 臨時(shí)支護(hù) →施工錨索眼 →安裝錨索 →安裝JW錨索鋼帶→預(yù)應(yīng)力漲拉→進(jìn)行收尾，整理工程質(zhì)量。

5102巷掘進(jìn)方向左側(cè)與8103工作面采空區(qū)隔離8m煤柱，5102巷煤柱側(cè)巷幫必須進(jìn)行噴漿，以加強(qiáng)支護(hù)并減少有害氣體逸出，砼強(qiáng)度為C20，噴砼厚度100mm（初噴：10～50mm，復(fù)噴：100mm）。錨噴巷道噴層厚度不低于設(shè)計(jì)值90%（現(xiàn)場每25m打一組觀測孔，一組觀測孔至少3個(gè)且均勻布置），噴射混凝土的強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論

為滿足永定莊煤礦3-5#煤層開采中運(yùn)輸作業(yè)的需求，設(shè)計(jì)了5102運(yùn)輸巷道的掘進(jìn)和支護(hù)設(shè)計(jì)方案。該巷道設(shè)計(jì)斷面為矩形，設(shè)計(jì)長度為1073.3m，采用錨桿和錨索聯(lián)合支護(hù)頂板形式。用EBZ-260H型掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行截割施工，用DZQ80/30/15型橋式轉(zhuǎn)載機(jī)配合三部DSJ-800型帶式輸送機(jī)完成運(yùn)輸作業(yè)。該方案在巷道掘進(jìn)過程中取得了良好的支護(hù)效果，有效地控制了巷道頂板及兩幫的變形。