陳仕仁++卓軍

摘 要：針對龍門峽南煤礦傾斜破碎頂板的煤層條件，通過采用錨網(wǎng)索梯聯(lián)合支護(hù)方案，有效地控制了回采巷道的圍巖變形和破壞，保證了巷道施工質(zhì)量與安全，同時為提高巷道掘進(jìn)單進(jìn)水平提供了保障。研究表明錨網(wǎng)索梯聯(lián)合支護(hù)在傾斜煤層頂板破碎回采巷道，在支護(hù)參數(shù)合理、質(zhì)量有保障的前提下是有效的支護(hù)形式，可以取得較好的安全經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：傾斜；破碎頂板；煤巷；錨網(wǎng)索梯；聯(lián)合支護(hù)

中圖分類號：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）12-0170-02

龍門峽南煤礦是川煤集團(tuán)廣能公司在廣安新建的現(xiàn)代化礦井，規(guī)劃設(shè)計(jì)為60萬噸/年，目前已進(jìn)入回采巷道施工。礦井主采K1煤層，單斜構(gòu)造，煤厚0.74～1.94m，平均1.36m，煤層傾角為25°～35°，平均35°。煤層頂?shù)装遢^為松軟、破碎，頂板為泥巖，偽頂均厚0.2m，直接頂均厚5.6m；煤層直接底為泥巖、砂巖，均厚2.5m，基本底為泥巖、頁巖，均厚1.6m。礦井設(shè)計(jì)采用走向長壁機(jī)械化采煤工藝，機(jī)、風(fēng)兩巷沿煤層走向按中線施工。巷道施工前期，機(jī)巷采用異性斷面錨棚+噴漿支護(hù)，風(fēng)巷采用金屬架棚防倒支架+噴漿支護(hù)，支護(hù)間距均為800mm。由于機(jī)、風(fēng)兩巷均采用了金屬架棚梁支護(hù)，尺寸相對固定，對煤層沿巷道走向厚薄變化適應(yīng)性較差，加之頂板巖性較軟且破碎，現(xiàn)場出現(xiàn)巷頂離層現(xiàn)象，特別是矮幫最大離層量達(dá)到300mm，離層深度達(dá)1m；同時，巷頂局部錨桿出現(xiàn)拉斷現(xiàn)象，給礦井建設(shè)帶來安全隱患。

1 傾斜破碎頂板煤巷支護(hù)方案

結(jié)合龍門峽南煤礦前期施工巷道圍巖應(yīng)力呈非對稱分布變化明顯且頂板矮幫側(cè)應(yīng)力釋放集中的特性，設(shè)計(jì)了兩個方案。

方案一：頂板及兩幫采用錨桿+錨索+鋼筋網(wǎng)+矮幫錨梁支護(hù)；錨桿錨索采用樹脂錨固劑錨固，錨索居巷中布置，鋼筋網(wǎng)的應(yīng)用防止出現(xiàn)兜網(wǎng)的現(xiàn)象，錨梁采用錨索支“U”型槽鋼兩端，同時兩幫采用竹芭片護(hù)煤層部分。

方案二：頂板采用樹脂錨桿錨桿+錨索+錨網(wǎng)+鋼筋梯支護(hù)；巷道高幫采用樹脂錨桿支煤層部分，采用漲殼錨桿支底板巖石部分，矮幫上半部采用樹脂錨桿、最下排采用漲殼錨桿支護(hù)；錨索居巷中和矮幫肩窩處各一組，同時兩幫采用竹芭片護(hù)煤層部分；錨網(wǎng)應(yīng)用頂板和兩幫防止出現(xiàn)兜網(wǎng)的現(xiàn)象；鋼筋梯支護(hù)頂板矮幫側(cè)。

綜合分析，兩種支護(hù)方案大體相同，不同之處在于方案一采用錨梁對矮幫進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，而方案二采用鋼筋梯。因此，按照技術(shù)可行、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則，采用方案二較為合理。

2 巷道錨網(wǎng)索梯聯(lián)合支護(hù)方案設(shè)計(jì)

2.1 巷道斷面選擇

按照龍門峽南煤礦煤層賦存條件及回采巷道施工期間及后期回采用途，機(jī)巷設(shè)計(jì)寬度為4.2m，矮幫高度為1.6m，S掘=11.81m2；風(fēng)巷設(shè)計(jì)寬度3.6m，矮幫掘進(jìn)高度1.8m，S掘=9.93m2；兩巷兩幫均垂直于巷道底板水平面，其中機(jī)巷高幫1.6m以上幫壁向巷內(nèi)側(cè)偏斜10°，降低高幫高度的同時減少頂板懸露長度。機(jī)、風(fēng)兩巷斷面設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.2 巷道支護(hù)參數(shù)

2.2.1 頂板支護(hù)參數(shù)

（1）錨桿：通過懸吊作用理論和圍巖松動圈分類法綜合分析，結(jié)合龍門峽南礦現(xiàn)場實(shí)際條件，工作面機(jī)、風(fēng)巷頂板錨桿參數(shù)確定為長度2.2m，直徑20mm，支護(hù)間排距為800×900mm，配套托盤為碟狀托盤，規(guī)格為120mm×120mm×10mm，螺母為防松螺母或加長等強(qiáng)螺母，配錨固劑為CK2370型快速樹脂錨固劑1條，單根錨桿錨固長度不小于0.7m，單根錨桿初錨力不小于30KN，拉拔力不小于50KN。

（2）鋼筋梁：采用Φ8mm圓鋼加工，沿每排錨桿排拒傾斜布置一組，并與高幫肩窩處的錨桿搭接錨固；為確保矮幫頂板破碎離層，沿走向錨桿間距布置兩組鋼筋梁，每組長3.4m，并在搭接處壓岔不小于100mm。

（3）錨網(wǎng)：采用金屬網(wǎng)護(hù)頂，金屬網(wǎng)采用8#菱形金屬鐵絲網(wǎng)。

（4）錨索：采用Φ15.24mm，長度大于7800mm的鋼絞線作為錨索，將錨桿加固的“組合梁”整體懸吊于堅(jiān)硬巖層中，且錨索錨固點(diǎn)在K1煤層頂板1000mm以上穩(wěn)定巖石中，錨索居巷中布置在兩排錨桿之間，間距3.2m；為加強(qiáng)矮幫頂板支護(hù)并在巷道矮幫肩窩按間距3.2m施工一根4.3m錨索與巷中錨索交替支護(hù)。錨索托盤采用14#槽鋼加工成300mm的短節(jié)。

機(jī)、風(fēng)兩巷頂板支護(hù)如圖2、3所示。

2.2.2 兩幫支護(hù)參數(shù)

因傾斜煤層，巷道兩幫高度不一致，兩幫揭露均為半煤巖，因此巷道兩幫應(yīng)采取針對性的支護(hù)措施。巷幫煤層部位采用Φ20mm，長2.2m的樹脂錨桿支護(hù)，軟巖部位采用Φ16mm、 長度為1.6m的金屬漲殼錨桿支護(hù)；整個巷幫錨桿間排距800mm×900mm，托盤為碟狀托盤，規(guī)格為120mm×120mm×5mm，螺母為標(biāo)準(zhǔn)螺母，錨桿配套金屬網(wǎng)和芭片護(hù)幫，同時巷幫煤壁部位錨桿配合竹夾板（300mm×150mm×15mm）使用進(jìn)加強(qiáng)支護(hù)。機(jī)、風(fēng)巷兩幫支護(hù)如圖2、3所示。

3 現(xiàn)場實(shí)施效果與礦壓觀測分析

3.1 現(xiàn)場實(shí)施效果

傾斜破碎頂板煤巷錨網(wǎng)索梯聯(lián)合支護(hù)在龍門峽南煤礦3111機(jī)、風(fēng)巷組織實(shí)施，兩巷掘進(jìn)與瓦斯防突采取交替作業(yè)，現(xiàn)場組織工業(yè)性試驗(yàn)近5個月，共掘進(jìn)839.3m，單進(jìn)達(dá)168m/月，較支護(hù)改進(jìn)前提高15%；在支護(hù)成本方面，改進(jìn)后的支護(hù)形式取消了原有的棚梁和噴漿支護(hù)，增加了低廉的索梯支護(hù)，降低了支護(hù)成本的同時，減少了二次維護(hù)成本，巷道掘進(jìn)支護(hù)成本降低約390元/m。工業(yè)性試驗(yàn)巷道支護(hù)效果良好，沒有出現(xiàn)明顯變形、支護(hù)失效和二次支護(hù)現(xiàn)象，較好地解決了傾斜破碎頂板煤巷支護(hù)的薄弱環(huán)節(jié)，在安全上為組織快速掘進(jìn)施工提供了保障，巷道采用錨網(wǎng)索梯聯(lián)合支護(hù)以來未發(fā)生煤巷冒頂及重傷以上頂板事故，工程質(zhì)量達(dá)一級。

3.2 礦壓觀測分析

通過對礦壓觀測數(shù)據(jù)的整理分析得知，巷道掘進(jìn)后的前6天屬巷道變形量和錨桿、錨索受力變化較大時期，6-20天巷道變形和錨桿、錨索受力變化逐漸趨于平穩(wěn)，25天后巷道變形和錨桿、錨索受力基本不再發(fā)生明顯的變化。在觀測期的前6天，巷道兩幫累計(jì)移近量為20mm，頂?shù)装逑鄬σ平繛?mm，錨索平均受力為142KN，巖層中錨桿平均受力為85KN，煤層中錨桿平均受力為20KN。6-20天巷道兩幫累計(jì)變形量為22mm，頂?shù)装謇塾?jì)相對移近量為10mm，錨桿、錨索受力變化不大，巖層中的錨桿平均增加5KN，煤層中的錨桿平均增加1.5KN，錨索平均增加12KN。25天后巷道變形量和頂?shù)装逑鄬σ平炕静辉侔l(fā)生變化。巷道頂板下沉量、兩幫移近量數(shù)值如圖4所示。

4 結(jié)語

針對傾斜破碎頂板煤層條件煤巷進(jìn)行錨網(wǎng)索梯支護(hù)合理設(shè)計(jì)和對巷道薄弱環(huán)節(jié)采取針對性加強(qiáng)措施，取消傳統(tǒng)工藝復(fù)雜且存在安全漏洞的棚式錨噴混合支護(hù)，通過現(xiàn)場工業(yè)性試驗(yàn)及礦壓觀測數(shù)據(jù)表明，采用錨網(wǎng)索梯聯(lián)合支護(hù)的傾斜破碎頂板煤層巷道在開挖初期頂板有少量離層，后期整體穩(wěn)定性良好，沒有出現(xiàn)明顯變形，錨桿、錨索的錨固力均達(dá)到預(yù)期要求。實(shí)踐證明錨網(wǎng)索梯聯(lián)合支護(hù)在傾斜煤層頂板破碎回采巷道，在支護(hù)參數(shù)合理、質(zhì)量有保障的前提下是有效的支護(hù)形式，可以取得較好的安全經(jīng)濟(jì)效益。

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