陳迎春

(平頂山天安煤業(yè)股份有限公司二礦，河南 平頂山 467000)

0 引言

平頂山天安煤業(yè)股份有限公司二礦煤層較為松軟，圍巖整體性較差，因此在巷道挖掘過程中存在著頂板破碎嚴(yán)重、圍巖變形量超標(biāo)、頂板片幫垮塌等現(xiàn)象，現(xiàn)有支護(hù)方案無(wú)法滿足實(shí)際需求，掉落的圍巖阻礙了巷道的挖掘進(jìn)程，限制了礦井開采效率的提升。針對(duì)當(dāng)前開采過程中遇到的實(shí)際問題，本文提出了一種“預(yù)應(yīng)力讓壓錨桿+雙鋼筋托梁+金屬經(jīng)緯網(wǎng)+錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)”的聯(lián)合支護(hù)方案，提升了巷道的支護(hù)效果，增強(qiáng)了對(duì)巷道圍巖變形量和頂板垮度等參數(shù)的控制。

1 工程背景

所選礦井工作面所處位置地面標(biāo)高平均值+307 m，工作面標(biāo)高平均值+45 m，煤層均厚3.4 m，巷道斷面呈矩形，長(zhǎng)度為5.1 m，寬度為3.5 m。

2 巷道支護(hù)方案

2.1 頂板支護(hù)方案

礦井現(xiàn)有的支護(hù)方案為錨桿、雙鋼筋托梁、錨網(wǎng)和錨索的聯(lián)合支護(hù)的方式。錨桿使用預(yù)應(yīng)力讓壓錨桿，相鄰錨桿間的間距為900 mm，排距為1 000 mm。頂板錨桿同頂板垂直進(jìn)行打設(shè)，左右兩幫錨桿同側(cè)幫垂直方向呈20°進(jìn)行打設(shè)。連接托梁選用6眼雙鋼筋托梁，托梁直徑為16 mm，長(zhǎng)度為4 800 mm，寬度為900 mm，高度為120 mm；錨索采用高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，直徑為22 mm，長(zhǎng)度為7 300 mm，呈小五花的形式布置，所有錨索打設(shè)方向均同頂板垂直。

2.2 側(cè)幫支護(hù)方案

側(cè)幫主要存在圍巖變形量過大的問題，本文采取錨桿、雙鋼筋托梁及錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)的方案。在左右兩幫對(duì)稱布置錨桿，錨桿選取讓壓錨桿，每排錨桿的數(shù)量為4根，相鄰錨桿間的間距為950 mm，排距為 1 000 mm，除頂?shù)装搴蛢蓭徒唤缣幍腻^桿打設(shè)同兩幫呈10°外，剩余錨桿打設(shè)時(shí)均和巷幫垂直。

2.3 頂板錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方案

現(xiàn)有方案下巷道頂板的下沉量過大。本文采用錨索補(bǔ)強(qiáng)的支護(hù)方案。沿空巷道頂板，基于原方案進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)錨索分別布置在巷道頂板的中部以及頂板距兩側(cè)幫550 mm處，實(shí)現(xiàn)了對(duì)巷道頂板下沉量的控制。補(bǔ)強(qiáng)錨索選用高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，直徑為22 mm，長(zhǎng)度為6 300 mm，每排錨索的數(shù)量為3根和5根交叉布置，相鄰錨索間的間距分別為1 400 mm和1 000 mm，排距為1 000 mm，所有打設(shè)時(shí)均和巷道頂板垂直。

3 巷道圍巖變形監(jiān)測(cè)方案

3.1 測(cè)點(diǎn)布置

為探究?jī)?yōu)化后支護(hù)方案的支護(hù)效果，在巷道內(nèi)進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置監(jiān)測(cè)巷道圍巖的變形情況，共計(jì)設(shè)置7個(gè)測(cè)點(diǎn)，沿試驗(yàn)區(qū)域依次布置，首尾2測(cè)點(diǎn)分別在試驗(yàn)區(qū)的前后，其余5測(cè)點(diǎn)均在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)部。測(cè)點(diǎn)的具體布置形式：將測(cè)點(diǎn)1布置在下順槽距工作面開切眼150 m處，相鄰測(cè)點(diǎn)間的間距為25 m，依次進(jìn)行布置。

3.2 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

1)巷道表面位移監(jiān)測(cè)。采用“十字測(cè)量法”實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)巷道表面的位移量，在巷道的頂板、底板和兩幫分別布置適當(dāng)?shù)臏y(cè)點(diǎn)，使用皮尺測(cè)量頂?shù)装逡约皟蓭烷g的距離作為初始參數(shù)，經(jīng)過一定的時(shí)間間隔后，測(cè)量頂?shù)装搴蛢蓭烷g的距離，2次測(cè)量的差值即為頂?shù)装搴蛢蓭偷奈灰屏?，通過位移量和時(shí)間的比值即可得出頂?shù)装搴蛢蓭偷奈灰扑俣取?/p>

2)巷道頂板離層監(jiān)測(cè)。通過頂板離層檢測(cè)儀對(duì)巷道頂板離層值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在每個(gè)測(cè)點(diǎn)和頂板中部錨索間布置3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，相鄰監(jiān)測(cè)點(diǎn)間的距離為2 m，監(jiān)測(cè)點(diǎn)間通過監(jiān)測(cè)1線相連接，每個(gè)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一臺(tái)離層監(jiān)測(cè)儀，型號(hào)為DZY-8 m，每個(gè)離層監(jiān)測(cè)儀布置2個(gè)基點(diǎn)，深度依次是2.3 m以及5.1 m。兩基點(diǎn)A、B所測(cè)變形量的差值即為A、B間的離層值。

3)錨索工作阻力監(jiān)測(cè)。通過錨索載荷監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行錨索工作阻力的監(jiān)測(cè)，型號(hào)為YAD-200，沿每個(gè)測(cè)點(diǎn)布設(shè)2個(gè)錨索工作阻力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，相鄰監(jiān)測(cè)點(diǎn)間的距離為2 m。通過數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)錨索工作阻力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

4 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

4.1 巷道表面位移

通過“十字測(cè)量法”測(cè)得的巷道回采過程中頂?shù)装搴蛢蓭烷g的位移量如圖1所示。

圖1 巷道表面實(shí)際位移情況圖

4.2 巷道頂板錨索受力

通過沿測(cè)點(diǎn)布置的錨桿測(cè)力儀測(cè)得巷道回采過程中錨索受力變化情況，如圖2所示。

圖2 錨索受力情況圖

結(jié)果分析如下。

1)采用原有的支護(hù)方案，巷道兩幫位移量均值為471.9 mm，頂?shù)装逦灰屏烤禐?65.4 mm；采用優(yōu)化后的支護(hù)方案，巷道兩幫位移量均值為382.3 mm，頂?shù)装逦灰屏烤禐轫數(shù)装褰?63.9 mm；分別下降了19.0%以及35.6%。

2)采用原有的支護(hù)方案，錨桿支護(hù)范圍內(nèi)的離層值均值為117.1 mm，錨索支護(hù)范圍內(nèi)平均離層值均值為160.3 mm；采用優(yōu)化后的支護(hù)方案，錨桿支護(hù)范圍內(nèi)的離層值均值為105.2 mm，錨索支護(hù)范圍內(nèi)平均離層值均值為149.5 mm；分別下降了10.2%以及9.3%。

3)采用原有的支護(hù)方案，錨索平均受力峰值為309.8 kN；采用優(yōu)化后的支護(hù)方案，錨索平均受力峰值為286.9 kN，下降了7.4%。

5 結(jié)語(yǔ)

本文采用錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)的方式對(duì)現(xiàn)有支護(hù)方案進(jìn)行了優(yōu)化，降低了巷道頂?shù)装搴蛢蓭蛧鷰r的位移量、頂板離層值和錨索平均受力峰值等，提升了巷道整體的支護(hù)效果。