李濤　盛丹丹

摘 要：根據(jù)地質(zhì)條件，分析了峒室群支護(hù)特點(diǎn)和難點(diǎn)，提出了支護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，研究了關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了峒室群支護(hù)的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠和快速的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：超千米；大斷面；峒室群；組合支護(hù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.112

1 礦井概況及地質(zhì)構(gòu)造

陳蠻莊煤礦煤層埋深達(dá)到580m～1460m，3400采區(qū)泵房變電所及水倉(cāng)布置在-1140～-1148m標(biāo)高范圍，地應(yīng)力大，穿3煤施工、受構(gòu)造、褶曲影響嚴(yán)重，巷道掘進(jìn)支護(hù)困難。地層區(qū)域上屬華北地層大區(qū)晉冀魯豫地層區(qū)魯西分區(qū)濟(jì)寧小區(qū)，區(qū)內(nèi)皆被厚約400～700m的第四系和新近系覆蓋，無(wú)基巖露頭。該區(qū)地層從老到新發(fā)育前寒武系、寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、侏羅系、古近系、新近系及第四系。3煤為焦煤，總厚度為4.0m，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤層傾角在15-24度，平均20度，煤層普氏硬度系數(shù)f=0.18。根據(jù)前期物探資料及巷道掘進(jìn)實(shí)際揭露，煤巖層為單斜構(gòu)造，煤巖層傾角15°～24°，平均20°。該巷道掘進(jìn)范圍位于一處3煤異常區(qū)內(nèi)，根據(jù)3400回風(fēng)下山、3404膠帶順槽及其它巷道實(shí)際揭露地質(zhì)資料，3煤異常區(qū)主要表現(xiàn)在3煤厚度異常區(qū)范圍內(nèi)逐漸變薄、分層、頂板較破碎、局部頂板有淋水。

2 峒室群支護(hù)條件和特點(diǎn)

2.1 地質(zhì)采礦條件特點(diǎn)

區(qū)域第四系和第三系地層厚度大，達(dá)600多米；煤田普遍埋深大，深部采區(qū)達(dá)580～1460m；地質(zhì)條件復(fù)雜、頂板易風(fēng)化，巷道易變形。峒室圍巖破碎；峒室斷面大（荒4900×5850mm，凈4500×5550mm）。

2.2 峒室支護(hù)難點(diǎn)

地壓大，變形大，要求錨桿系統(tǒng)必須有足夠的變形讓壓能力和強(qiáng)度； 必須及時(shí)控制峒室的初期變形，要求支護(hù)系統(tǒng)必須有足夠的安裝載荷；峒室圍巖為泥巖、粉砂巖和3煤組成，軟弱破碎，巖體強(qiáng)度較低；峒室過煤層、斷層頂板破碎不易支護(hù)。

2.3 峒室群巷道布置

3400泵房、變電所、水倉(cāng)大斷面峒室群設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度430米。

3 支護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

根據(jù)陳蠻莊煤礦的頂板巖層條件，為了保證峒室頂板的穩(wěn)定性，支護(hù)系統(tǒng)應(yīng)滿足下列條件：

（1）安裝應(yīng)力（預(yù)應(yīng)力）：錨桿安裝應(yīng)力（預(yù)應(yīng)力）對(duì)主動(dòng)支護(hù)體系-錨桿支護(hù)系統(tǒng)來(lái)說非常關(guān)鍵的，錨桿支護(hù)系統(tǒng)必須有充足的安裝應(yīng)力能夠防止頂板離層和松動(dòng)圈的進(jìn)一步發(fā)展。盡可能的控制頂板的早期變形。（2）錨桿的長(zhǎng)度：錨桿的長(zhǎng)度應(yīng)保證錨固在松動(dòng)圈外的穩(wěn)定圍巖中。（3）錨桿的強(qiáng)度：錨桿的強(qiáng)度應(yīng)保證支護(hù)系統(tǒng)在峒室使用期間不破壞。（4）支護(hù)系統(tǒng)的可靠性：陳蠻莊煤層埋深大，在峒室掘進(jìn)施工過程中，經(jīng)常發(fā)生動(dòng)力現(xiàn)象。因此所確定的支護(hù)系統(tǒng)不僅應(yīng)具有足夠承載靜壓力的能力，而且還應(yīng)該具有承載動(dòng)載荷的能力。（5）安全性：支護(hù)系統(tǒng)必須確?，F(xiàn)場(chǎng)施工人員的安全和頂板控制的安全。（6）支護(hù)系統(tǒng)的有效性：支護(hù)系統(tǒng)必須確保能夠有效的控制峒室變形，確保峒室的安全使用。

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 峒室及通道正常施工支護(hù)方式

采用錨網(wǎng)索噴（雙層鋼筋網(wǎng)）作為永久支護(hù)，分兩次進(jìn)行支護(hù)：第一次初噴30-50mm，鋪設(shè)直徑6mm冷拔鋼筋焊制的金屬網(wǎng)，錨桿間排距為800×800mm，后進(jìn)行復(fù)噴，復(fù)噴厚度50-80mm。然后進(jìn)行第二次支護(hù)，鋪設(shè)直徑6mm冷拔鋼筋焊制的金屬網(wǎng)統(tǒng)一找形，第二次鋪網(wǎng)后打設(shè)錨桿間排距800×800mm，打設(shè)在第一次施工錨桿的對(duì)角線處。錨索間排距1800mm×1600mm，錨桿、錨索全部打設(shè)完成后再次噴漿，噴漿厚度50-80mm，噴砼強(qiáng)度C20，噴漿總厚度200mm。

4.2 峒室及通道穿煤層施工支護(hù)方式

采用錨網(wǎng)索噴（雙層鋼筋網(wǎng)）作為永久支護(hù)，分兩次進(jìn)行支護(hù)：第一次初噴30mm，鋪設(shè)直徑6mm冷拔鋼筋焊制的金屬網(wǎng)，錨桿間排距均為600×600mm，后進(jìn)行復(fù)噴，復(fù)噴厚度50mm。然后進(jìn)行第二次支護(hù)，鋪設(shè)直徑6mm冷拔鋼筋焊制的金屬網(wǎng)統(tǒng)一找形，第二次鋪網(wǎng)后打設(shè)錨桿間排距600×600mm，打設(shè)在第一次施工錨桿的對(duì)角線處。錨索間排距1600mm×1200mm；第一根布置在巷道正拱頂處。錨桿、錨索全部打設(shè)完成后再次噴漿，噴漿厚度70mm，噴砼強(qiáng)度C20，噴漿總厚度150mm。

4.3 注漿錨索加固支護(hù)技術(shù)

巷道拱頂及兩墻自正拱頂向下呈放射形對(duì)稱布置注漿錨索（詳見各斷面支護(hù)圖），中空注漿錨索型號(hào)為?22×6300mm，錨索鉆孔孔徑?32mm，孔深為6000mm。巷道底板支設(shè)淺孔注漿錨桿、深孔注漿錨索加固，孔深2000mm，深孔注漿深孔錨索孔深6200mm。

5 支護(hù)創(chuàng)新性

（1）圍繞解決深井超千米高地壓大傾角不穩(wěn)定圍巖峒室群支護(hù)問題，國(guó)內(nèi)首創(chuàng)研究應(yīng)用了超強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿、錨索及噴漿雙層支護(hù)、注漿錨索加固聯(lián)合支護(hù)技術(shù)體系；（2）解決了單縣煤田和類似地質(zhì)采礦條件下深井超千米高地壓大傾角不穩(wěn)定圍巖峒室群穿層施工的支護(hù)技術(shù)問題；（3）該項(xiàng)目研究應(yīng)用的支護(hù)方式簡(jiǎn)單可靠，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了支護(hù)成本，保證了安全生產(chǎn)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；（4）對(duì)魯西南深井高地壓破碎圍巖峒室群支護(hù)技術(shù)具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

6 主要技術(shù)成果

（1）應(yīng)用領(lǐng)域和技術(shù)原理：魯西南礦區(qū)厚沖積層深井、高地壓、軟巖層、穿層、峒室群支護(hù)領(lǐng)域。采用超強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿、錨索及噴漿雙層支護(hù)、注漿錨索加固技術(shù)，解決魯西南煤田深井、高地壓、軟巖層、穿層、峒室群支護(hù)問題；（2）成果的創(chuàng)造性、先進(jìn)性：項(xiàng)目首次在深井、穿層峒室支護(hù)中，應(yīng)用了超強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿、錨索及噴漿雙層支護(hù)、注漿錨索加固聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，該組合支護(hù)技術(shù)為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著；（3）作用意義：該項(xiàng)目有效解決了山東單縣煤田超千米深井破碎圍巖峒室的支護(hù)問題，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；（4）推廣應(yīng)用的范圍、條件和前景：該項(xiàng)目獲得的技術(shù)成果在山東單縣煤田和類似地質(zhì)采礦條件下的深井、高地壓和穿煤層峒室支護(hù)方面具有良好的推廣應(yīng)用前景。

7 結(jié)語(yǔ)

從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、系統(tǒng)評(píng)價(jià)到應(yīng)用效果分析，通過現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析表明，該組合支護(hù)新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了該地質(zhì)條件下峒室支護(hù)的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠和快速的目標(biāo)。

作者簡(jiǎn)介：李濤（1985-），男，主要從事：專業(yè)技術(shù)工作。