張建生

（山西焦煤西山煤電西銘礦安監(jiān)處，山西 太原 030052）

引言

一直以來，綜采工作面支護質量和支護效果是保證其高效、安全生產的前提。在實際生產中由于工作面巷道服務時間較長其底板會出現一定的底鼓現象，從而影響工作面的運輸效率和生產能力。為了避免上述現象，常在工作面采用單軌吊輔助運輸方式承擔相應的液壓支架以及工作面其他材料的運輸任務[1]。鑒于液壓支架以及其他材料的載荷較大其會影響工作面巷道頂板的穩(wěn)定性，加之在工作面?zhèn)认蜉d荷的影響下，巷道頂板的變形及失穩(wěn)機理已經發(fā)生變化。為此，需加強對單軌吊巷道圍巖變形機理的研究，并根據實際情況提出有效措施對單軌吊巷道的圍巖進行控制。

1 西銘礦48611工作面工程概況

本文以西銘礦的48611單軌吊巷道為例開展研究。西銘礦目前可供開采的煤層包括有2號、3號、8號以及9號等。48611工作面目前采用單軌吊的輔助運輸方式，該工作面的主要開采煤層為8號煤層，8號煤層的平均厚度為6 m，最大煤層厚度為6.75 m，最小煤層厚度為5.55 m；8號煤層的傾角范圍為0°～9°，平均傾角為3°。8號煤層的頂底板情況如表1所示。

表1 8號煤層頂底板情況

48611單軌吊巷道斷面形狀為矩形，其中巷道寬度為4.8m，巷道高度為3.8m，巷道凈寬度為4.6m，巷道凈高度為3.7 m；巷道斷面面積為18.24 m2，巷道凈斷面面積為17.02 m2。

2 單軌吊對巷道頂板圍巖穩(wěn)定性的影響分析

在實際生產中，為了解決由于巷道底板底鼓現象影響其他形式輔助運輸效率的問題，采用單軌吊的輔助運輸方式。8號煤層所屬工作面的頂板為典型的層狀結構，在單軌吊輔助運輸物料及液壓支架等大載荷運量的影響下，巷道頂板的錨固點巖層和上層巖層的變形不均勻，導致巷道各個巖層中間存在離析現象，具體表現如圖1所示。

圖1 單軌吊輔助運輸導致巷道頂板巖層的分離現象示意圖

當巷道在單軌吊影響下出現巖層的分離現象后，巷道頂板變形到一定階段后會長期處于穩(wěn)定狀態(tài)，而且巷道頂板和兩幫冒落到一定程度后也會長期保持此狀態(tài)。但是，隨著巷道的開挖巷道頂板圍巖應力的穩(wěn)定遭到破壞，巖層的冒落會逐漸呈現向上的發(fā)展，即各個巖層自下而上其對應的冒落高度逐漸減小。為此，我國煤礦針對上述問題當前主要采用錨桿+錨索聯合支護方式。值得注意的是，需根據單軌道巷道圍巖及地質條件合理確定錨桿、錨索支護參數，確保其能夠有效解決頂板離層變形的破壞問題[2]。

3 單軌吊巷道頂板圍巖的控制方案及施工技術研究

3.1 單軌吊巷道頂板圍巖的控制方案

48611工作面所采用的輔助運輸方式為單軌吊運輸，其運輸任務為對工作面液壓支架的運行。目前，48611工作面在單軌吊運輸載荷的影響下巷道頂板已經發(fā)生了斷裂甚至垮塌的現象。但是，單軌吊仍然錨固于巷道頂板中。為了進一步保證生產的安全性和運輸效率，需對單軌吊巷道進行支護。

結合單軌吊所運輸液壓支架的具體型號為ZT15300/24/39.5，其總體質量為35 500 kg。經換算可知，運輸液壓支架時單軌吊每根錨桿的最大垂直拉力為44 kN，最大水平拉力為26 kN。為此，針對48611單軌吊巷道存在的巖層分離、頂板斷裂以及冒落等問題，針對性地設計如下支護方案。

48611單軌吊巷頂板采用錨桿支護，七花型布置，間排距1 500 mm×1 500 mm。護幫采用錨桿、金屬網（規(guī)格1 600 mm×3 200 mm）聯合支護，幫錨桿矩形三排布置，間排距1 500 mm×1 400 mm，上排距頂300 mm。

巷道支護錨桿全部采用Φ20 mm×1 800 mm礦用螺紋鋼錨桿，每根錨桿用MSK2380和MSCKb2360型樹脂錨固劑各一卷錨固，每根頂錨桿配成品托片（100 mm×100 mm）一個，每根幫錨桿配成品井字托片（150 mm×200 mm）一個，頂部每排靠幫的兩根錨桿使用斜片。開口錨索采用一卷MSCKb2360、兩卷MSK2380型樹脂錨固劑錨固，托盤采用長×寬×厚=250 mm×250 mm×14 mm的鋼板，鋼板正中有直徑Φ20 mm的圓孔。錨桿隨著巷道掘進緊跟工作面支護。金屬網采用50 mm×50 mm菱形網，聯網針規(guī)格為12#×500 mm，聯網距不大于200 mm，搭接長度不小于100 mm。

工作面循環(huán)進度3 m，最大控頂距3.4 m，最小控頂距0.4 m。

當掘進機機載臨時支護不能正常使用時，臨時掩護采用兩根6 m長3寸鋼管和加工好的鋼筋護網作前探梁臨時掩護，每根3寸鋼管用3個加工好的4寸鋼管吊環(huán)固定在頂錨桿上，每次掘進后及時將前探梁延伸至掌子面，然后再進行支護作業(yè)，吊環(huán)及鋼管隨工作面推進而前移。將鋼筋護網平鋪至前探梁上，根據巷道中線及錨桿間、排距進行錨桿支護作業(yè)，錨桿支護作業(yè)必須從正中向兩幫延伸，打一根、注一根。循環(huán)進度1.0 m，最大控頂距1.4 m，最小控頂距0.4 m[3]。

3.2 單軌吊巷道頂板圍巖控制安全施工技術措施

為保證對單軌道巷道的支護效果和支護質量，要求支護安全措施嚴格按照如下要求執(zhí)行：

1）頂、幫錨桿錨固力，每隔300根檢查三組，一組3根；做拉拔檢查時，兩人配合，一人固定拉拔器，一人打壓觀察壓力表讀數，并做記錄；拉拔時，兩人應離開拉拔器至少5 m，以防錨桿崩斷傷人；完成后把拉拔器放到固定地方保護好[4]。

2）錨桿外露長度控制在10～50 mm之間。

3）錨桿孔深誤差控制在0～+10 mm。

4）錨桿攪拌樹脂錨固劑過程中不能停頓，要一氣呵成，不能反復攪拌，導致錨固失敗。

5）攪拌樹脂錨固劑后15 min張拉錨桿，頂錨桿緊固力達到240 kN以上，幫錨桿緊固力達到190 kN以上。

6）錨桿安裝48 h后，如發(fā)現預緊力下降，必須及時補拉。

7）頂錨桿的錨固力不小于90 kN，扭矩不小于240 N·m；幫錨桿的錨固力不小于50 kN，扭矩不小于190 N·m；錨索錨固力不低于200 kN，張拉預緊力達到100 kN。

8）拉拔實驗時發(fā)現錨固不合格的錨桿，必須立即在其200 mm周圍補打合格的錨桿。

9）開口三角使用鋼筋網包好，維護長度不小于2 m[5]。

4 結語

單軌吊巷道除了煤層正常開挖導致其巷道頂板圍巖應力狀態(tài)發(fā)生變化外，在單軌道輔助運輸的影響下巷道頂板的變形情況相對復雜，更容易出現巷道頂板的斷裂、冒落等情況。因此，針對單軌吊巷道頂板及兩幫圍巖平衡狀態(tài)被破壞的情況，需結合其輔助運輸設備的實際情況進行核算，以得出最佳支護方案，與此同時，還需嚴格按照支護質量要求對支護方案進行實施。