昝文東

(山西汾西宜興煤業(yè)有限責(zé)任公司,山西 孝義 032303)

1 工程概況

宜興煤業(yè)主采2號(hào)煤層，煤層平均厚度為1.74 m，煤層屬于近水平煤層，煤層埋深200 m左右，煤層直接頂、基本頂巖性分別為泥巖、粉砂巖，厚度分別為1.05 m和1.75 m，直接底為4.55 m的細(xì)粒砂巖。煤層特征情況如表1所示。

表1 煤層特征情況

一采工作面地面西部為原孟南莊煤礦工業(yè)廣場(chǎng)，西南部為孟南莊村，東部為龐莊村。一采工作面需要沿原一采區(qū)回風(fēng)巷向南延伸，西部為孟南莊小窯破壞區(qū)，東部為一采膠帶巷，北為1205工作面采空區(qū)。

延伸一采膠帶巷的水文地質(zhì)情況如下：本次所掘巷道煤層為二疊系2號(hào)下煤層，上距山西組K8砂巖裂隙含水層35 m左右，為巷道掘進(jìn)的直接充水水源，2號(hào)下煤層頂板巖性主要為泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖等，屬中等堅(jiān)硬巖石。一采膠帶巷掘進(jìn)區(qū)域?yàn)閷?shí)體煤，既無(wú)本礦采空區(qū)，也無(wú)小窯破壞區(qū)，采空區(qū)積水不影響巷道正常掘進(jìn)。

一采膠帶巷的延伸主要用于東部工作面回采時(shí)的回風(fēng)。一采膠帶巷延伸開(kāi)口以坐標(biāo)(X：4 094 732.584；Y：19 558 830.735)180°方位按8°上山開(kāi)口施工，預(yù)計(jì)施工85.4 m后見(jiàn)2號(hào)下煤層，屆時(shí)沿2號(hào)下煤頂板掘進(jìn)106.5 m，(施工過(guò)程中若提前遇見(jiàn)2號(hào)下煤層，且煤層傾角小于9°時(shí)則按2號(hào)下煤層頂板施工)，巷道共計(jì)施工191.9 m到位。巷道終點(diǎn)坐標(biāo)為X：4 094 924.484；Y：19 558 830.735。

2 一采膠帶延伸巷錨桿索支護(hù)計(jì)算

2.1 錨桿支護(hù)計(jì)算

錨桿直徑的計(jì)算主要依據(jù)以下公式，其中計(jì)算方式主要與錨桿抗拉強(qiáng)度和錨固力有關(guān)[1-2]：

式中：d為錨桿的直徑，mm；F為錨桿在圍巖深部的錨固力，頂錨桿為190 kN，幫錨桿為150 kN；t為錨桿的抗拉強(qiáng)度，取670 N/mm2。

首先，計(jì)算頂板錨桿，由上式可以得到：

其次計(jì)算幫錨桿同樣可以得到D=16.9 mm。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況及預(yù)留安全范圍等因素，一采膠帶延伸巷道頂板的錨桿直徑被確定為22 mm，幫部的錨桿直徑被確定為20 mm。

同時(shí)結(jié)合此礦初步設(shè)計(jì)的支護(hù)策略，并且通過(guò)鉆孔窺視粗略測(cè)了圍巖破壞范圍，結(jié)果表明圍巖的破壞范圍在0.5～1.3 m內(nèi)，依據(jù)圍巖的破壞范圍和主動(dòng)支護(hù)需要錨固在穩(wěn)定巖層，頂板和幫部錨桿的長(zhǎng)度分別被確定為2.4 m和2.2 m。

結(jié)合此礦其他巷道的支護(hù)方案，從單位面積支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)密度來(lái)看，頂板錨桿的間距被確定為0.92 m，幫部錨桿的間距被確定0.8 m，頂板錨桿和幫部錨桿的排距均被確定為1 m。

還用看到？這事，瞞不了人的。開(kāi)始我也不信，你說(shuō)，一個(gè)不好吃不好穿的娘們兒，咋會(huì)好這口？那人第一次來(lái)，妮兒她娘介紹說(shuō)，人家是來(lái)感謝她的，大水時(shí)她救過(guò)他的命。我心里還納悶，怎么之前就沒(méi)聽(tīng)她說(shuō)過(guò)呢？納悶歸納悶，人家找上門了，還大包小包的，帶著給妮兒吃的東西，咱臉上還不得表現(xiàn)熱情點(diǎn)？我讓妮兒她娘去鄰居家借了幾個(gè)雞蛋，留他喝酒。他是東營(yíng)大隊(duì)的，陶莊，離這兒不遠(yuǎn)。吃完飯我更納悶，妮兒她娘既然救了他的命，飯桌上兩個(gè)人咋就不提救命的事呢？

2.2 錨索支護(hù)驗(yàn)算

錨索的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度與巷道頂板巖體性質(zhì)及巷道斷面規(guī)格等有關(guān)。可以通過(guò)下面公式確定錨索長(zhǎng)度：

La=La1+La2+La3

式中：La為錨索長(zhǎng)度，m；La1為錨索端部漏出長(zhǎng)度，取0.3 m；La2為錨索的實(shí)際有效長(zhǎng)度，取2.7 m；La3為錨索在深部巖體的錨固長(zhǎng)度，取2.4 m。

一般支護(hù)理論認(rèn)為錨索支護(hù)不僅要錨固在穩(wěn)定巖層中，而且要考慮穩(wěn)定堅(jiān)硬巖層厚度和巷道高度的關(guān)系，當(dāng)堅(jiān)硬巖層厚度大于3倍巷道高度時(shí)，錨索長(zhǎng)度的確定視堅(jiān)硬巖層的位置確定[3-4]，錨索在深部巖體的錨固長(zhǎng)度被確定是2.4 m，錨索的有效長(zhǎng)度用以下公式表示：

式中：hi為煤層頂板至穩(wěn)定巖層的每層厚度，m；i為煤層頂板至穩(wěn)定巖層層數(shù)。

基于錨索需要錨固在深部堅(jiān)硬穩(wěn)定的巖層中，結(jié)合一采膠帶巷頂板巖性情況，煤層頂板到深部穩(wěn)定巖層的厚度約2.7 m，所以La2取2.7 m。代入數(shù)據(jù)可得：

La=La1+La2+La3=0.3+2.7+2.4=5.4 m

因此綜合考慮錨索長(zhǎng)度被確定為5.5 m。錨索布置間排距結(jié)合巷道服務(wù)年限和以前巷道布置方案分別取1.2 m和2 m。

3 一采膠帶延伸巷聯(lián)合支護(hù)形式及參數(shù)

一采膠帶延伸巷道整體采取錨桿、鋼筋網(wǎng)、錨索、鋼帶和噴漿聯(lián)合支護(hù)如下：

1) 錨桿、錨索支護(hù)：頂板采用型號(hào)為D22-M24-2 400的高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，配用150 mm×150 mm×10 mm的可調(diào)心拱型高強(qiáng)度托盤(配有調(diào)心球墊和塑料減摩墊片)，錨桿配套1支MSK2355藥卷和1支MSZ2355藥卷(快速藥卷在上部，中速藥卷在下部)，頂板錨桿間排距為920 mm×1 000 mm。

2) 巷道兩幫采用D20—M22-2 200的高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，配用150 mm×150 mm×10 mm的可調(diào)心拱型高強(qiáng)度托盤(配有調(diào)心球墊和塑料減摩墊片)，每根錨桿配套使用2支MSZ2355錨固劑。錨桿間排距為800 mm×1 000 mm。幫部錨桿布置距頂0.2 m，距底0.3 m。每排施工8根幫錨桿。

3) 頂板錨索采用D21.8 mm，1×19股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，長(zhǎng)度為5 500 mm；加配300 mm×300 mm×14 mm的拱形高強(qiáng)度錨索托盤進(jìn)行支護(hù)。頂板錨索“三·三型”布置，均每隔2 m布置1排，每排3根，即沿巷中及左右1.2 m各布置1根。每根錨索配套1支MSK2355的藥卷和2支MSZ2355的藥卷(快速藥卷在上部，中速藥卷在下部)。

4) 巷道兩幫錨索采用D17.8 mm×3 500 mm的鋼絞線，加配200 mm×200 mm×10 mm的平鋼托盤進(jìn)行支護(hù)。幫部錨索每排布置2根，左右?guī)透?根，即第一排錨索布置距頂0.6 m，第二排錨索布置距頂1.5 m，錨索布置在兩排鋼帶中部，以此交叉施工；每根錨索配套2支MSZ2355的藥卷。

5) 巷道全斷面采用鋼筋網(wǎng)片，鋼筋網(wǎng)采用D6 mm盤條加工而成，規(guī)格為2 000 mm×1 000 mm。網(wǎng)眼規(guī)格為150 mm×150 mm，鋪網(wǎng)時(shí)要求聯(lián)接好，網(wǎng)與網(wǎng)用16號(hào)雙股鉛絲扭接緊固不少于3圈，聯(lián)網(wǎng)距不大于200 mm，網(wǎng)片對(duì)接。

6) 頂板支護(hù)配用D14 mm，L=4 800 mm的圓鋼鋼帶，幫部支護(hù)采用長(zhǎng)度D14 mm，L=1 800 mm和D14 mm，L=1 000 mm的圓鋼鋼帶搭接一個(gè)眼使用。

7) 噴射混凝土強(qiáng)度為C20，噴射厚度為100 mm。

具體支護(hù)方案如圖1所示。

4 一采膠帶延伸巷圍巖變形監(jiān)測(cè)

在一采膠帶巷掘進(jìn)過(guò)程中，在掘進(jìn)工作面后0.4 m處布置監(jiān)測(cè)斷面，在巷道頂板和兩幫布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)圍巖變形量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 巷道圍巖變形量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

可以看出，隨著巷道的掘進(jìn)，監(jiān)測(cè)斷面處的圍巖變形量整體趨勢(shì)為先增加后不變。變化過(guò)程可以分為3個(gè)階段，第一個(gè)階段是變形速率急劇增加階段，頂板最大變形速率可以達(dá)到3.8 mm/d，兩幫變形速率最大2.5 mm/d；第二個(gè)階段是變形速率緩慢增加階段，頂板和兩幫的變形速率減小，基本都是0.8 mm/d左右；第三個(gè)階段是穩(wěn)定階段，距開(kāi)挖面50 m左右時(shí)，巷道圍巖變形速率基本為0，巷道達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

5 結(jié) 語(yǔ)

1) 經(jīng)支護(hù)驗(yàn)算頂錨桿直徑22 mm，幫錨桿直徑20 mm，頂錨桿長(zhǎng)度L=2.4 m，幫部錨桿長(zhǎng)度L=2.2 m；頂錨桿間距0.92 m，幫錨桿間距0.8 m，頂、幫錨桿排距均為1 m；錨索長(zhǎng)度5.5 m；錨索布置間排距分別取1.2 m和2 m。

2) 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)巷道圍巖變形監(jiān)測(cè)可以得到一采區(qū)膠帶延伸巷能滿足現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)要求。