鄒永德

（徐州礦務(wù)集團有限公司生產(chǎn)技術(shù)部，江蘇徐州 221006）

巷道支護三級控制技術(shù)在張雙樓煤礦的應(yīng)用

鄒永德

（徐州礦務(wù)集團有限公司生產(chǎn)技術(shù)部，江蘇徐州 221006）

通過在張雙樓煤礦9420運輸巷的實例運用，說明巷道支護三級控制技術(shù)可以優(yōu)化支護參數(shù)，提高支護強度，有效地控制巷道變形和底鼓，同時降低了二次支護成本，保證了工程質(zhì)量、施工進度和安全。實踐證明，巷道支護三級控制技術(shù)是控制巷道變形的一種有效手段。

巷道支護;三級控制技術(shù);深部巷道;支護參數(shù)優(yōu)化

Application of 3－level Control Supporting Technology in Zhangshuanglou Colliery

1 巷道支護三級控制技術(shù)

巷道支護三級控制技術(shù)是指利用錨桿、錨索和金屬網(wǎng)等對巷道頂、兩幫和底角進行合理有效地支護，控制巷道變形的技術(shù)。如圖1所示。

圖1 巷道支護三級控制技術(shù)

巷道掘出后，巷道周邊中頂板是最易變形的，在錨桿支護巷道中，為了控制頂板的下沉，利用錨索在頂板關(guān)鍵部位加強支護，把巷道上覆的不穩(wěn)定巖層懸吊到深部的穩(wěn)定巖層中，同時錨索的擠壓加固作用和組合梁作用又把頂板各巖層擠緊成一個整體，提高了頂板的穩(wěn)定性，減小了通過直接頂傳遞到兩幫和底板的垂直壓力，減輕了兩幫變形和底鼓的發(fā)生。頂板支護強度越高，傳遞到兩幫和底板的壓力就越小，兩幫變形量和巷道底鼓量就越小。

幫部錨桿、梯形梁和金屬網(wǎng)的支護，可以有效地限制巷道兩幫的變形，控制了幫部的圍巖，提高幫部巖層強度，減小了幫部塑性區(qū)向底板的擴散，從而減少了幫部變形和巷道底鼓。對幫部的支護強度越大，將底板巖層垂直應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移的作用越明顯，對底板的塑性區(qū)減小也越明顯，兩幫變形量和巷道底鼓量就越小。

錨桿支護巷道都非常注重頂板和兩幫的支護，而對底板支護方面做的工作一般都很少。當(dāng)巷道底鼓量較大以致影響生產(chǎn)時，都采用臥底等方法來彌補。實踐證明，如果不對巷道底板支護做工作，底鼓將會嚴(yán)重制約生產(chǎn)和影響安全，而底角錨桿正是控制巷道底鼓的非常簡單卻很有效的方法之一。在對巷道頂、幫正常支護的同時，在巷道底角施工錨桿，可以加固巷道底角區(qū)域，將底角區(qū)應(yīng)力集中向巷道底板深處轉(zhuǎn)移，減少底板附近的應(yīng)力集中;同時通過底角錨桿自身的強度抵抗來自兩幫向巷道內(nèi)的滑移，削弱來自巷道兩側(cè)的擠壓應(yīng)力，從而能有效地控制巷道底鼓。底角的支護強度越高，控制底鼓的效果就越明顯。

2 現(xiàn)場應(yīng)用

2.1 工程概況

張雙樓煤礦9420工作面位于－1000m水平西一采區(qū)西翼，設(shè)計走向長590m，煤層厚度1.0～6.12m，平均3.2m，頂板傾角18°，煤層變化趨勢東厚西薄。上覆7420工作面，與上覆7煤層間距4.0～28.2m，平均21m，9420運輸巷位于深部的－841m水平，在－1000m西一9煤下山的西側(cè)，與9422回風(fēng)巷相鄰。

直接頂為中細(xì)砂巖，厚16.4m，灰白色，成分以石英、長石為主。直接底為泥巖，厚4m，灰黑色，含植物根系化石，致密性脆，遇水易膨脹。

張雙樓煤礦進入深部回采后，巷道變形、底鼓量等明顯增大，部分巷道在短時間內(nèi)變形嚴(yán)重，影響了運輸、通風(fēng)和行人安全，如－1000m西一采區(qū)與9420運輸巷相鄰的9422工作面回風(fēng)巷在掘出7d后底鼓量就達450mm，在80d的觀測期中底鼓量日均達到9.3mm;－1000m西一9煤下山兩幫變形、底鼓嚴(yán)重，臥底、刷幫等工程量極大，自從架空乘人裝置投入運行后，為保證安全運行，幾乎每天都在進行修護工作，巷道變形制約了生產(chǎn)、威脅著安全。

在綜合分析－1000m西一采區(qū)各巷道的支護參數(shù)和支護效果后，為減少9420運輸巷的變形量，提高支護強度和支護效果，根據(jù)巷道支護三級控制技術(shù)，優(yōu)化了支護參數(shù)，取得了較好的支護效果。

2.2 支護參數(shù)選擇

9420運輸巷與9422回風(fēng)巷相比，支護參數(shù)優(yōu)化體現(xiàn)在以下幾個方面:

（1）9420運輸巷采用φ14mm圓鋼加工的梯形梁和8號菱形金屬網(wǎng) （9422回風(fēng)巷采用φ12mm圓鋼加工的梯形梁和10號菱形金屬網(wǎng)），金屬網(wǎng)之間的連接采取壓茬方式，兩肩窩采用幫網(wǎng)壓頂網(wǎng)的方式壓茬，并將頂網(wǎng)延伸至兩幫肩窩錨桿，錨桿間金屬網(wǎng)采用14號鐵絲雙排連接，增強了支護的整體性 （9422回風(fēng)巷未要求金屬網(wǎng)連接，壓茬）。

（2）9422回風(fēng)巷的錨索為 φ18.9mm，長6250mm，排距為3000mm，每排1根;9420運輸巷頂板錨索加密，間排距為1000mm×2250mm，每排3根，使用強度更高的梯形梁和金屬網(wǎng)，提高了頂板的穩(wěn)定性，有效地控制了頂板下沉，減小了傳遞到兩幫和底板的上履巖層壓力。

（3）兩幫錨桿 （φ22mm，間排距750mm）長度由2000mm增加至2400mm，配合強度更高的梯形梁和金屬網(wǎng)，提高了巷道兩幫的支護強度，有效地限制了幫部的變形，能更多地減小幫部底板垂直位移的結(jié)構(gòu)寬度、底板的塑性區(qū)和底鼓量。

（4）在巷道兩幫底角各施工1根45°的底角錨桿加固底角區(qū)域，提高了該區(qū)域的支護強度，切斷來自巷道兩幫的塑性滑移線，削弱了來自巷道兩側(cè)的擠壓應(yīng)力，從而有效地控制了巷道底鼓。

9420運輸巷由巷道支護三級控制技術(shù)優(yōu)化后的支護參數(shù)優(yōu)點主要體現(xiàn)在支護強度的加強上，在支護設(shè)計上更加合理，如頂板采用加密錨索加強支護，提高梁、網(wǎng)規(guī)格，增加幫部錨桿的長度和增打底角錨桿等。

9420運輸巷的支護斷面見圖2。

圖2 9420運輸巷支護斷面

3 應(yīng)用效果

現(xiàn)場使用LYB－3頂板離層指示儀和BY67－A型測桿等工具，對9420運輸巷的頂板下沉、兩幫移近量和底鼓量等數(shù)據(jù)進行觀測，對比分析9422回風(fēng)巷的觀測數(shù)據(jù)，兩條巷道的變形量比較分析結(jié)果見表1。

表1 巷道表面位移比較

由表1可知，采用巷道支護三級控制技術(shù)其支護參數(shù)具有明顯的優(yōu)點。

（1）采用新支護參數(shù)的巷道總體變形量明顯減小。9420運輸巷70d的觀測期內(nèi)，頂板下沉總量僅為28mm，下沉量減少了262mm，下沉速率為0.4mm/d，減少了88.9%;兩幫最大變形量為273mm，減少了357mm，變形速度為 3.9mm/d，減少了50.6%;底鼓總量為 260mm，減少了485mm，底鼓速度3.7mm/d，減少了60.2%，控制巷道變形的效果非常明顯。

（2）減少了臥底、修護等工作量，掘進時一次成巷，沒有了臥底刷幫等修護工作，增加了迎頭的有效掘進時間，提高了施工進度，掘進的單進水平明顯提高，保證了生產(chǎn)的正常接續(xù)。

（3）采用新的支護參數(shù)后，基本上杜絕了網(wǎng)兜、斷錨桿現(xiàn)象，不再需要補網(wǎng)、補打錨桿和二次臥底釘?shù)赖裙ぷ?，較大程度地降低了二次支護的成本。同時減少了施工環(huán)節(jié)，提高了工程質(zhì)量，保證了施工安全。

4 結(jié)論

通過張雙樓煤礦9420運輸巷的巷道支護三級控制技術(shù)應(yīng)用，可以看出對礦山壓力大、顯現(xiàn)明顯的深部巷道，采用此技術(shù)是一種控制巷道變形、治理底鼓的有效手段。

（1）頂板采用較密的錨索布置和更粗的梯形梁、金屬網(wǎng)，較高地提高了頂板的支護強度，有效地減少了直接頂對兩幫的壓力，同時也降低了通過兩幫對底板傳遞的壓力，對減小巷道變形、底鼓起著支撐作用。

（2）幫錨桿長度加長和使用更高強度的梯形梁及金屬網(wǎng)，提高了對兩幫的支護強度，更易將巖層的垂直應(yīng)力向巷道底板深部轉(zhuǎn)移，有效地抵抗幫部變形，減小底板的塑性區(qū)域，更好地控制底鼓。

（3）增打底角錨桿，增強了巷道底角范圍的支護強度，切斷了來自兩幫的塑性滑移線，削弱來自巷道兩側(cè)的擠壓應(yīng)力，從而較好地控制了底鼓。

（4）頂、幫均使用較高規(guī)格的梯形梁和金屬網(wǎng)，且網(wǎng)之間的連接采取了壓茬方式，兩肩窩采用幫網(wǎng)壓頂網(wǎng)的方式壓茬，并將頂網(wǎng)延伸至兩幫肩窩錨桿，錨桿間金屬網(wǎng)采用鐵絲雙排連接，增強了支護的整體性，形成了更抗壓的支護體。

［1］何滿潮，錢鳴高，等.深部巖體力學(xué)基礎(chǔ)［M］.北京:科學(xué)出版社，2010.

TD353

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1006-6225（2012）02-0073-02

2012－02－16

鄒永德 （1969－），男，江蘇蘇州人，徐州礦務(wù)集團有限公司生產(chǎn)技術(shù)部工程師。

［責(zé)任編輯:王興庫］