馬華成

（國(guó)家能源集團(tuán)新疆能源有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830000）

摘 要：針對(duì)深部開(kāi)采巷道圍巖變形量大的問(wèn)題，本研究將協(xié)調(diào)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用到圍巖控制中，并依據(jù)+400 m B8掘進(jìn)巷地質(zhì)條件對(duì)巷道支護(hù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用取得較好的圍巖控制效果。研究表明，協(xié)調(diào)支護(hù)技術(shù)以恒阻讓壓錨索為基礎(chǔ)，對(duì)巷道圍巖變形進(jìn)行控制，充分發(fā)揮恒阻讓壓錨索支護(hù)能力，讓壓錨索巷隨巷道圍巖變形，同時(shí)與高強(qiáng)錨桿共同作用，給圍巖提供較大的支護(hù)強(qiáng)度;在+400 m B8掘進(jìn)巷巷幫增加錨索，提高巷幫支護(hù)強(qiáng)度來(lái)抵抗變形;運(yùn)輸巷頂板讓壓錨索、巷幫錨索與高強(qiáng)錨桿協(xié)同提升圍巖強(qiáng)度。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，頂?shù)装搴蛢蓭偷淖冃瘟糠謩e控制在72 mm、116 mm以內(nèi)，應(yīng)用效果顯著。

關(guān)鍵詞：深部開(kāi)采;恒阻讓壓錨索;高強(qiáng)錨桿;圍巖支護(hù)

中圖分類號(hào)：TD353文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）12-0065-03

Research on Roadway Support Technology in Deep Mining

MA Huacheng

（CHN Energy Group Xinjiang Energy Co.， Ltd.，Urumqi Xinjiang 830000）

Abstract： In view of the large deformation of the surrounding rock of the deep mining roadway， this study applies the coordinated support technology to the surrounding rock control， and designs the roadway support parameters according to the geological conditions of the +400 m B8 driving roadway. Field application has achieved better surrounding rock control effects. Research shows that the coordinated support technology is based on the constant-resistance let-down anchor cable to control the surrounding rock deformation of the roadway and give full play to the constant-resistance let-down anchor cable support ability， the anchor cable tunnel deforms with the surrounding rock of the roadway， and at the same time it works together with the high-strength bolt to provide greater support strength to the surrounding rock; anchor cables are added to the +400 m B8 tunnel side， so as to increase the support strength of the road side to resist deformation; the roof let-down anchor cable of the transport road， the roadside anchor cable and the high-strength anchor rod cooperate to enhance the strength of the surrounding rock. After the field application， the deformation of the top and bottom plates and the two sides are controlled within 72 mm and 116 mm， respectively， and the application effect is remarkable.

Keywords： deep mining;constant-resistance let-down anchor cable;high-strength anchor rod;surrounding rock support

深部開(kāi)采的煤炭賦存條件與淺部相比有明顯變化，采掘作業(yè)受地應(yīng)力的影響更趨明顯，淺部開(kāi)采時(shí)使用的支護(hù)理論已不能滿足深部開(kāi)采需要[1]。為此，科研人員對(duì)深部開(kāi)采巷道支護(hù)技術(shù)展開(kāi)研究，視角多樣[2-4]。一是針對(duì)深部開(kāi)采軟巖巷道圍巖變形量大、支護(hù)困難的問(wèn)題，采用卸壓槽降低圍巖應(yīng)力的影響，并采用數(shù)值模擬方法分析圍巖控制效果;二是采用高強(qiáng)錨注技術(shù)對(duì)深部開(kāi)采軟巖進(jìn)行控制，并分析錨注技術(shù);三是分析深部開(kāi)采軟巖巷道變形破壞機(jī)理，依據(jù)圍巖變形特征，采用耦合支護(hù)技術(shù)控制圍巖變形。上述研究成果為深部開(kāi)采巷道圍巖控制提供了寶貴借鑒經(jīng)驗(yàn)，但是不同礦區(qū)煤炭開(kāi)采條件各有差異，應(yīng)采取針對(duì)性圍巖控制措施。因此，本文以烏東煤礦+400 m B8掘進(jìn)巷為研究對(duì)象，對(duì)深部開(kāi)采巷道支護(hù)技術(shù)進(jìn)行探討。

1 工程概況

+400 m B8巷在B13～B14煤層中施工，主要為采面通風(fēng)、行人以及運(yùn)輸服務(wù)，沿煤底板掘進(jìn)。+400 m B8掘進(jìn)巷西側(cè)為實(shí)體煤，東側(cè)為已經(jīng)采面護(hù)巷煤柱（寬度30 m）。B13～B14煤層總厚度約為3.5 m，傾角為7°，直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度為6.0～9.5 m;基本頂為細(xì)砂巖，堅(jiān)硬，厚度為8～13 m;直接底為灰黑色泥巖，厚度為2.2～3.8 m。

+400 m B8掘進(jìn)巷原用錨網(wǎng)索支護(hù)方式，具體支護(hù)參數(shù)為：頂板螺紋鋼錨桿（[Φ]22 mm×2 400 mm）按照900 mm×1 000 mm間排距布置;頂板錨索（[Φ]17.8 mm×8 300 mm）按照1 800 mm×1 200 mm間排距布置，在兩錨桿間施工;頂板全斷面鋪網(wǎng)。巷幫采用螺紋鋼錨桿（[Φ]18 mm×2 000 mm）按照900 mm×1 100 mm間排距布置。巷道在上述支護(hù)方案下存在圍巖變形量大的問(wèn)題。

2 協(xié)調(diào)支護(hù)技術(shù)

針對(duì)+400 m B8掘進(jìn)巷采用錨網(wǎng)索支護(hù)時(shí)存在圍巖變形量過(guò)大的問(wèn)題，本研究提出采用協(xié)調(diào)支護(hù)技術(shù)措施對(duì)圍巖變形進(jìn)行控制。

2.1 協(xié)調(diào)支護(hù)技術(shù)策略

深部開(kāi)采時(shí)，提高巷道支護(hù)體系預(yù)緊力是控制圍巖變形的一個(gè)重要方面，針對(duì)+400 m B8掘進(jìn)巷地質(zhì)條件，為確保施加高預(yù)緊力的錨桿（索）可起到較好的錨固效果，本研究采用讓壓錨索控制巷道圍巖變形，使得錨索與巷道圍巖大變形同步作用，充分利用讓壓錨索讓壓特性，給圍巖提供較大的支護(hù)作用力，提升圍巖支護(hù)效果[5-8]。具體支護(hù)采用的讓壓錨索結(jié)構(gòu)如圖1所示，增加讓壓裝置后，錨索具有15～18 mm變形量，在受應(yīng)力作用下變形的同時(shí)給圍巖提供預(yù)緊力。

針對(duì)+400 m B8掘進(jìn)巷頂板上部基本頂堅(jiān)硬、下部直接頂軟弱、巷幫煤體強(qiáng)度較低且裂隙發(fā)育的特征，結(jié)合讓壓錨索結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本研究在巷道頂板、巷幫將錨桿、讓壓錨索聯(lián)合使用，通過(guò)錨網(wǎng)索結(jié)合和相互協(xié)調(diào)，提高深部開(kāi)采圍巖控制效果。具體提出的深部圍巖支護(hù)方案主要特點(diǎn)為：巷道圍巖支護(hù)采用高強(qiáng)度、高預(yù)應(yīng)力錨桿，并配套使用減摩墊片、大托盤(pán)等支護(hù)配件;采用恒阻讓壓錨索，錨索長(zhǎng)度在5 000 mm以上，從而確保錨索錨固點(diǎn)位于穩(wěn)定巖層內(nèi)，在巷道頂板支護(hù)時(shí)，恒阻讓壓錨索與錨桿支護(hù)相互補(bǔ)充，避免錨索被拉斷;巷幫通過(guò)錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)，充分發(fā)揮錨索深錨固特點(diǎn)，降低巷幫變形量;針對(duì)+400 m B8掘進(jìn)巷局部位置圍巖破碎問(wèn)題，采用超前注漿方式加固圍巖，并在淺部圍巖中注入一定量的馬麗散，確保錨桿（索）通過(guò)錨具給巖層提供較強(qiáng)的支護(hù)力。

2.2 支護(hù)方案

依據(jù)+400 m B8掘進(jìn)巷地質(zhì)特點(diǎn)以及原支護(hù)存在的問(wèn)題，結(jié)合深部開(kāi)采巷道協(xié)調(diào)支護(hù)技術(shù)，對(duì)+400 m B8掘進(jìn)巷圍巖支護(hù)參數(shù)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，具體支護(hù)斷面如圖2所示。圖中，數(shù)據(jù)單位均為毫米（mm）。

2.2.1 頂板支護(hù)。頂板用高強(qiáng)錨桿（[Φ]20 mm×2 400 mm）支護(hù)，間排距為800 mm×700 mm，每排6根，巷幫側(cè)兩根錨桿外插15°，其余垂直頂板布置;所有錨桿均將錨固長(zhǎng)度提高至1 500 mm，施加120 kN預(yù)緊力。

采用恒阻讓壓錨索（[Φ]21.6 mm×8 000 mm）支護(hù)頂板，間距有1 200 mm和1 300 mm兩種，排距為700 mm。頂板錨索每排2根時(shí)的間距為1 200 mm，每排3根時(shí)的間距為1 300 mm。錨索均垂直頂板施工，錨固長(zhǎng)度為1 970 mm，施加的預(yù)緊力在150 kN以上。

2.2.2 巷幫支護(hù)。巷幫用高強(qiáng)錨桿（[Φ]20 mm×2 400 mm）支護(hù)，間排距為2 400 mm×700 mm，頂角、底角錨桿外插15°;巷幫錨桿采用M5鋼帶（2 600 mm×173 mm×5 mm）連接。在巷幫中部布置錨索（[Φ]18.9 mm×4 800 mm），按照800 mm×700 mm間排距施工，施加150 kN的預(yù)緊力，采用金屬網(wǎng)護(hù)幫及護(hù)頂。

3 圍巖支護(hù)效果

支護(hù)后，要監(jiān)測(cè)圍巖移近量，現(xiàn)場(chǎng)最大間距為50 m，布置2個(gè)測(cè)站，監(jiān)測(cè)時(shí)間共計(jì)100 d。對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，得到圍巖變形曲線，如圖3所示。

從圍巖變形監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，巷道支護(hù)完成30 d內(nèi)，頂?shù)装逡约跋飵妥冃瘟肯鄬?duì)較大，其中頂?shù)装?、巷幫變形速度分別為2.4 mm/d和3.2 mm/d。支護(hù)30 d后，圍巖變形速度降至0.02 mm/d。支護(hù)完成100 d后，圍巖變形量不再增加，此時(shí)頂?shù)装逡约皟蓭妥冃瘟糠謩e為72 mm和116 mm。

4 結(jié)論

在地應(yīng)力、圍巖承載力低以及巷道原有支護(hù)強(qiáng)度不足等因素作用下，+400 m B8掘進(jìn)巷圍巖出現(xiàn)較大的變形，難以滿足巷道使用安全要求。為此，本研究將協(xié)調(diào)控制技術(shù)應(yīng)用到深部開(kāi)采巷道支護(hù)中。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，充分利用恒阻讓壓錨索的優(yōu)勢(shì)，在隨巷道圍巖變形的同時(shí)，恒阻讓壓錨索配合高強(qiáng)錨桿，給圍巖提供足夠的支護(hù)強(qiáng)度。根據(jù)+400 m B8掘進(jìn)巷地質(zhì)條件，本研究使用高強(qiáng)錨桿、恒阻讓壓錨索對(duì)圍巖進(jìn)行控制，并具體設(shè)計(jì)圍巖支護(hù)參數(shù)。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，運(yùn)輸巷頂?shù)装濉蓭妥冃瘟糠謩e控制在72 mm和116 mm以內(nèi)，圍巖變形處在允許范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳德義，程建新，查亦林.深部開(kāi)采松散破碎全煤巷道變形特征及合理支護(hù)技術(shù)[J].煤炭工程，2018（7）：34-37.

[2]宋維康，郝學(xué)龍.深部開(kāi)采軟巖巷道圍巖支護(hù)技術(shù)研究與應(yīng)用[J].煤礦現(xiàn)代化，2018（4）：82-84.

[3]吳濤.深部開(kāi)采松散破碎全煤巷道變形特征及合理支護(hù)技術(shù)[D].合肥：安徽建筑大學(xué)，2017：16-17.

[4]金珠鵬，秦濤，張俊文.深部高強(qiáng)開(kāi)采下巷道大變形及卸壓的支護(hù)技術(shù)[J].黑龍江科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2017（4）：378-382.

[5]趙宗劍.巷道過(guò)斷層及圍巖破碎帶支護(hù)設(shè)計(jì)研究[J].中國(guó)礦山工程，2020（6）：67-70.

[6]徐福通，牟文強(qiáng)，張強(qiáng)，等.礦井深部開(kāi)采軟弱片巖巷道支護(hù)研究與應(yīng)用[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2016（3）：45-48.

[7]丁自偉，呂文玉，邱華富，等.深部開(kāi)采高應(yīng)力軟巖巷道支護(hù)技術(shù)研究[J].煤炭工程，2016（5）：53-55.

[8]荊志星.薄煤層綜采工作面回采巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及支護(hù)技術(shù)研究[J].中國(guó)礦山工程，2020（4）：36-38.