朱秀梅

摘要：隨著礦井開采深度的增加，復(fù)雜條件下大采高綜采回采巷道支護(hù)技術(shù)是目前在礦井安全開采生產(chǎn)過程中所面臨的新的難題之一。合理的巷道支護(hù)是保證礦井正常生產(chǎn)的必要條件，因此回采巷道支護(hù)技術(shù)非常值得研究。本文以羊場灣煤礦120208工作面風(fēng)巷為背景，通過對該巷道原有支護(hù)失穩(wěn)機(jī)理分析，優(yōu)化了工藝參數(shù)，并利用現(xiàn)場監(jiān)測的方法對優(yōu)化前后的支護(hù)效果進(jìn)行了對比，結(jié)果表明，優(yōu)化后的錨桿支護(hù)工藝極大改善了巷道圍巖破碎狀態(tài)，控制了巷道圍巖變形，對大斷面巷道穩(wěn)定性控制起到了積極的作用。對類似條件下回采巷道的支護(hù)形式具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：回采巷道 大斷面煤巷 錨桿支護(hù) 失穩(wěn)破壞

1 巷道變形破壞特征

隨著羊場灣煤礦大采高綜采工作面開采深度和工作面采高的增加，巷道斷面的加大，且回采順槽完全沿煤層布置，煤體松軟破碎，節(jié)理發(fā)育。特別是下一區(qū)段回風(fēng)順槽的提前布置將受上區(qū)段工作面和本區(qū)段工作面雙重采動影響，工作面順槽兩幫受壓變形嚴(yán)重、頂?shù)装逡平蓭凸某?、底板鼓起、甚至出現(xiàn)大面積冒頂?shù)茸冃翁卣?，巷道變形?dǎo)致斷面縮小，巷道高度無法滿足設(shè)備的運(yùn)輸，嚴(yán)重影響煤炭回采、運(yùn)輸及安全生產(chǎn)；隨著礦井產(chǎn)量逐年遞增，巷道斷面的加大和開采規(guī)模的升級，巷道穩(wěn)定性問題及其支護(hù)缺陷越發(fā)嚴(yán)重。巷道需不斷加固，甚至不得不多次翻修，維護(hù)困難，成本高，安全性差。

2 巷道變形破壞影響因素分析

①采動影響：120208工作面風(fēng)巷兼做相鄰的120207工作面輔助運(yùn)輸巷，因此120208工作面風(fēng)巷在120207工作面開采前就提前布置完畢，大采高工作面頂板垮落加重了礦壓的顯現(xiàn)劇烈程度，由采動影響集中引起的二次應(yīng)力導(dǎo)致巷道的變形破壞。且巷道完全置于煤層中，煤體節(jié)理發(fā)育，松軟破碎，為了保證順槽輔助運(yùn)輸與通風(fēng)，需不斷加固和頻繁翻修，成本高，安全性差。②地質(zhì)構(gòu)造影響：羊場灣煤礦120208工作面位于山疙瘩向斜軸部，工作面風(fēng)巷在掘進(jìn)150m處揭露F15斷層，機(jī)巷掘進(jìn)至800m處揭露DF4斷層。上述斷層均為導(dǎo)水?dāng)鄬樱?、底板泥巖遇水變軟，特別是受斷層破碎帶影響區(qū)域頂板控制困難。③圍巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化：120208工作面風(fēng)巷的提前布置，導(dǎo)致該巷將受到120207工作面采動影響和本工作面的超前采動影響，加之巷道開挖的動壓影響，工作面上、下幫煤壁極易發(fā)生變化而產(chǎn)生裂隙。加之工作面頂、幫長時間裸露風(fēng)化嚴(yán)重，致使風(fēng)巷頂幫圍巖強(qiáng)度降低失穩(wěn)。

3 回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

①調(diào)整回采巷道銜接順序。羊場灣煤礦回采巷道受采動影響后難以控制的一個主要原因是下一區(qū)段風(fēng)巷緊跟上區(qū)段機(jī)巷掘進(jìn)，巷道的提前開挖導(dǎo)致風(fēng)巷將受到兩次采動影響。為了避免出現(xiàn)風(fēng)巷受到二次采動影響，下區(qū)段風(fēng)巷滯后上區(qū)段采煤工作面掘進(jìn)，在工作面采動壓力穩(wěn)定后掘進(jìn)可很大程度減小巷道受上區(qū)段采動影響。②引進(jìn)整體耦合讓均壓錨桿錨索支護(hù)技術(shù)。a頂板錨桿：Φ22×2500mm的扭矩應(yīng)力錨桿，間排距為900×900mm，Q500礦用高強(qiáng)螺紋鋼，屈服強(qiáng)度理論值18噸，實(shí)測值大于20噸，抗拉強(qiáng)度理論值22噸，實(shí)測值大于24噸；錨桿雙泡讓壓管：17～20T；錨桿的預(yù)應(yīng)力4～6噸。b兩幫錨桿：Φ22×2500mm的蛇形錨桿，間排距為900×900mm，Q500礦用高強(qiáng)螺紋鋼，屈服強(qiáng)度理論值18噸，實(shí)測值大于20噸，抗拉強(qiáng)度理論值22噸，實(shí)測值大于24噸；錨桿單泡讓壓管：17～20T；錨桿的預(yù)應(yīng)力4噸。c鳥窩錨索：長錨索的排距為2m，每排三根錨索。短錨索的排距為2m，每排兩根錨索。鳥窩錨索直徑：長18.9mm，長度8300mm；短18.9mm，長度4300mm；錨索雙泡讓壓管：RY21-25T；錨索的預(yù)應(yīng)力大于10噸（大于25MPa）。d表面控制：頂板采用W鋼帶、W鋼護(hù)板與金屬網(wǎng)進(jìn)行表面支護(hù)。W鋼帶規(guī)格為BHW270-2.75-5000mm，鋼護(hù)板規(guī)格為300×300×3.75mm。③高強(qiáng)度錨注一體化支護(hù)技術(shù)。為了解決巷道受采動影響內(nèi)部裂隙多，圍巖強(qiáng)度降低的問題，在使用讓均壓錨桿錨索支護(hù)的基礎(chǔ)上，在頂、幫隔排施工高強(qiáng)度注漿錨桿代替該位置的支護(hù)錨桿。錨桿錨索具體參數(shù)如表1。④增大組合構(gòu)件的護(hù)頂、護(hù)幫面積。原有支護(hù)頂部采用16#圓鋼梯子梁鋼帶，錨桿托板為150×150mm鐵托板，頂幫破碎或壓力較大時，鋼帶易鉆頂，幫部托板易陷幫，失去護(hù)表構(gòu)件支護(hù)作用。優(yōu)化后頂部改為5mm厚的W280型W鋼帶，幫部采用5mm厚的W280型鋼護(hù)板，以增加護(hù)表和接觸面積。⑤做到錨桿、錨索伸縮量的匹配。羊場灣煤礦所有回采巷道均采用全錨支護(hù)，錨索采用17.8×8300mm鋼絞線錨索，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，頂板下沉量超過200mm，錨索要么拔斷，要么即失去支護(hù)作用。Φ20×2500mm長的螺紋鋼錨桿拉伸長度超過300mm。因此我們將錨索長度增加到10300mm，以增加錨索展性，盡量保證錨索、錨桿同時起到支護(hù)作用。⑥錨索施工角度的優(yōu)化。羊場灣回采巷道均沿著煤層頂板施工，長度為8300mm，垂直于巷道頂板施工。

3.1 支護(hù)材料的優(yōu)化 調(diào)整支護(hù)材質(zhì)是提高支護(hù)質(zhì)量的根本。改善支護(hù)材質(zhì)可以通過提高錨桿桿體、錨固劑、托盤、螺母的規(guī)格、材質(zhì)、性能、強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)等方法，其支護(hù)材質(zhì)的匹配也是至關(guān)重要的。①桿體優(yōu)化。結(jié)合現(xiàn)場玻璃鋼錨桿被拉斷的情況，將頂錨桿優(yōu)化為φ20×2600mm的螺紋鋼錨桿，兩幫錨桿由玻璃鋼錨桿優(yōu)化為φ18×1800mm的端頭錨固圓鋼錨桿。②錨固長度優(yōu)化。通過增大錨桿直徑，適當(dāng)加長錨桿錨固長度提高錨桿的剛度，保證支護(hù)的可靠。③組合構(gòu)件優(yōu)化。通過托板、鋼帶等構(gòu)件可以實(shí)現(xiàn)錨桿預(yù)應(yīng)力的擴(kuò)散，擴(kuò)大預(yù)應(yīng)力的作用范圍，提高錨固體的整體剛度，保持其完整性，因此增加組合構(gòu)件的強(qiáng)度至關(guān)重要。

優(yōu)化后的巷道支護(hù)平面及斷面布置如圖1所示。

3.2 支護(hù)效果控制 ①嚴(yán)格控制巷道成形，主要采取光面爆破減少對圍巖的擾動，以最大限度保持圍巖的原始結(jié)構(gòu)狀態(tài)。②保證支護(hù)的及時性，巷道圍巖一旦揭露立即進(jìn)行錨桿支護(hù)，避免大面積松動區(qū)、塑性區(qū)的形成對錨桿支護(hù)質(zhì)量造成影響。③強(qiáng)化錨桿施工質(zhì)量，提高鉆孔角度，保證鉆孔深度和錨桿安裝質(zhì)量，確保錨桿發(fā)揮作用。④加強(qiáng)施工質(zhì)量，提高安裝水平。

4 結(jié)語

通過對大斷面煤錨支護(hù)巷道破壞失穩(wěn)原因分析，對回采巷道的支護(hù)方式進(jìn)行了合理優(yōu)化。實(shí)踐證明，優(yōu)化后的支護(hù)方案滿足了現(xiàn)場安全開采需要，在降低了回采巷道的維護(hù)量的同時，為礦井安全高效生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，對寧東礦區(qū)相似條件下大斷面錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)提供了可借鑒經(jīng)驗(yàn)。

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