大斷面煤巷聯(lián)合支護(hù)在井工二礦的應(yīng)用

摘要：安家?guī)X井工二礦9#煤掘進(jìn)巷道屬于大斷面巷道，沿頂?shù)装寰蜻M(jìn)，巷道跨距大，支護(hù)困難，利用高強(qiáng)度、高預(yù)緊力錨桿和錨索支護(hù)理論提出了巷道的支護(hù)理論并在現(xiàn)場應(yīng)用，取得了理想的支護(hù)效果。

關(guān)鍵詞：大斷面；高預(yù)緊力；圍巖變形；支護(hù)參數(shù)；底鼓現(xiàn)象

中圖分類號：TD353文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2012）13-0133-03

井工二礦9#煤層，大斷面巷道施工中，在采用錨桿+W型鋼帶+網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)的基礎(chǔ)上，配合高預(yù)應(yīng)力錨索，實現(xiàn)了對大斷面巷道圍巖的有效

控制。

1概況

井工二礦9#煤層厚9.82～14.29m，平均厚度12.39m，煤層傾角1.3°～3.6°，平均2.3°。煤層產(chǎn)狀平緩，裂隙較發(fā)育。9#煤層呈黑色，塊狀，半亮型煤為主，塊及粉狀，性脆易碎，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含1～8層夾矸，夾石巖性多為泥質(zhì)巖、高嶺巖，局部夾粉砂巖薄層。

9#煤層直接頂板以泥巖和砂質(zhì)泥巖為主，并且有中粗砂巖，以石英長石為主，次為暗色物質(zhì)，分選磨圓差，泥質(zhì)膠結(jié)，含菱鐵礦結(jié)核，有時為粉細(xì)砂巖，局部有灰黑色泥巖。

2工作面巷道支護(hù)設(shè)計

工作面巷道為沿煤層全高掘進(jìn)，即沿煤層頂、底板掘進(jìn)。巷道斷面為矩形，掘進(jìn)斷面為5.4m×3.6m，掘進(jìn)斷面19.44m2，采用左旋無縱筋等強(qiáng)螺紋鋼錨桿、金屬網(wǎng)、W型鋼帶、錨索進(jìn)行支護(hù)如下圖所示：

2.1頂板支護(hù)

錨桿布置：頂板選用Φ22×2400mm左旋無縱筋等強(qiáng)螺紋鋼錨桿，錨桿間、排距900×1000mm，每排6根，螺母規(guī)格為M24，錨固長度為1675mm，每孔使用樹脂錨固劑K2335和Z2360各1根，鉆孔深度為2300～2350mm。錨桿錨固力不得小于100kN，預(yù)緊力矩不得小于300N·m。

錨索布置：采用?17.8mm×7.3m鋼絞線，“矩形”布置，間排距2000×3000mm；錨固長度為1755mm，每個錨索鉆孔安裝1根K2335和2根Z2360樹脂藥卷，鉆孔深度為7000～7050mm。錨索安裝角度與頂板垂直布置，預(yù)緊力不小于100kN。

金屬網(wǎng)布置：鋪設(shè)φ4經(jīng)緯網(wǎng)，規(guī)格：長×寬=3000×1300mm，網(wǎng)格80×80mm，網(wǎng)與網(wǎng)之間必須有80mm搭茬，壓茬處每隔100mm用雙股14#鐵絲扭結(jié)牢固，每扣擰2～3圈。

2.2巷幫支護(hù)

錨桿采用?18×1700mm玻璃鋼錨桿，間排距1000×1200mm，每排每幫各布置3根，螺母規(guī)格為M24，最上面一根距頂板300mm，每孔使用1根K2335樹脂錨固劑。錨桿錨固力不得小于70kN，預(yù)緊力矩不得小于200N·m。

幫網(wǎng)采用高強(qiáng)度塑料網(wǎng)，規(guī)格：長×寬=3000×1500mm。網(wǎng)與網(wǎng)之間必須有80mm搭茬，壓茬處每隔100mm用雙股14#鐵絲扭結(jié)牢固，每扣擰2～3圈。

以上錨桿和錨索鉆孔均為28mm，錨桿外露長度不大于50mm，設(shè)計預(yù)緊力矩為300N·m，錨桿托板采用150mm×150mm×8mm的拱形高強(qiáng)度托板。錨索采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線， 頭部設(shè)有樹脂錨固劑攪拌頭，尾部配有高強(qiáng)度鎖具。錨索預(yù)緊力不小于100KN，錨索托板規(guī)格為300mm×300mm×16mm。

3大斷面巷道的破壞形式

3.1冒頂破壞

在斷層、破碎帶等地質(zhì)構(gòu)造附近，頂板隨著時間的推移會出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，且下沉速率由小變大，最終回出現(xiàn)冒頂。在冒頂之前有明顯的跡象可循，如頂板下沉量大，風(fēng)化嚴(yán)重，肉眼能夠觀察到頂板出現(xiàn)破碎嚴(yán)重，并有漏渣現(xiàn)象，網(wǎng)包大，聯(lián)網(wǎng)接口出現(xiàn)撕裂，導(dǎo)致冒頂。從以往的冒頂區(qū)域冒落的錨桿分析：錨桿的受力變形并不嚴(yán)重，但錨桿的錨固長度達(dá)不到要求。錨索有的被拉斷，有的錨固部分還在上面。

3.2巷道兩幫向巷道中間整體擠壓

在巷道開始掘進(jìn)期間，幫支護(hù)有滯后現(xiàn)象，導(dǎo)致兩幫向巷道中間擠壓現(xiàn)象，經(jīng)過一段時間的變形穩(wěn)定后，兩幫可能回重新達(dá)到新的平衡穩(wěn)定。但是在受到相鄰巷道掘進(jìn)時或工作面回采時，兩幫的變形可能回加劇，導(dǎo)致兩幫擠壓嚴(yán)重，只能重新修正兩幫，讓兩幫壓力得到釋放后，才能達(dá)到很好的支護(hù)效果。

3.3底鼓現(xiàn)象

井工二礦的底鼓情況并不嚴(yán)重，只有當(dāng)兩幫擠壓嚴(yán)重，從而導(dǎo)致地板壓力變大后，才會出項嚴(yán)重的底鼓現(xiàn)象。底鼓與兩幫移近量成正比。

4大斷面巷道破壞原因分析

4.1復(fù)雜的地質(zhì)條件影響

第一，井工二礦屬于新建礦井，其地質(zhì)條件復(fù)雜，地質(zhì)資料不全，在井下施工過程中經(jīng)常遇到復(fù)雜多變的地質(zhì)構(gòu)造，煤體松軟，且強(qiáng)度不高，煤質(zhì)不均，厚度不均，煤體裂隙發(fā)育，在開挖過程中，會導(dǎo)致煤體的裂隙擴(kuò)張，導(dǎo)致兩幫壓力增加，頂板破碎。

第二，井工二礦的直接頂以泥巖和砂質(zhì)泥巖為主，頂板層理發(fā)育，易風(fēng)化，微裂隙多。當(dāng)頂板受到采動影響時，微裂隙張開，造成層面出現(xiàn)小離層，是頂板出現(xiàn)板塊狀，最終使得頂板失去一定的承載能力。

第三，在打錨桿與錨索時產(chǎn)生的水流對圍巖和煤體造成影響，使得圍巖的摩擦系數(shù)降低，使得錨桿和錨索產(chǎn)生錯動現(xiàn)象，影響支護(hù)質(zhì)量。

4.2生產(chǎn)與施工因素的影響

第一，井工二礦的巷道屬于大斷面巷道，沿頂?shù)装寰蜻M(jìn)，煤層對頂?shù)装宓哪哿p小，導(dǎo)致頂板容易產(chǎn)生整體的滑動。

第二，錨桿和錨索的預(yù)緊力不夠，主要受工人的作業(yè)質(zhì)量影響，不能達(dá)到設(shè)計的預(yù)緊力要求，只能起到被動的支護(hù)作用，只有當(dāng)頂板發(fā)生圍巖產(chǎn)生變形后，才能起到支護(hù)作用，所以必須加大預(yù)緊力，使得錨桿起到主動支護(hù)作用。

第三，W型鋼帶可以使得頂板和幫得支護(hù)面積加大，并且能夠加大預(yù)緊力，使得頂板受力均勻。有效地防止頂板的變形。

5大斷面巷道的支護(hù)對策

首先，增強(qiáng)預(yù)緊力，使得錨桿主動受力，將頂板巖層壓緊，微裂隙不能張開，頂板不能產(chǎn)生離層，限制了頂板的下沉，杜絕了頂板的冒頂現(xiàn)象；增強(qiáng)預(yù)緊力能夠使得整個支護(hù)體系達(dá)到一個完整的支護(hù)系統(tǒng)，使得支護(hù)面積加大，減少頂板事故的

發(fā)生。

其次，巷道支護(hù)必須使用高預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，把淺部的松軟巖層固定到深部的穩(wěn)定巖層中，起到?jīng)Q定性的穩(wěn)定作用。

再次，在過斷層、褶皺、破碎等構(gòu)造帶時，減小錨桿和錨索的間排距，并保證短掘短支，必要時要進(jìn)行噴漿封閉圍巖。

最后，加強(qiáng)礦壓觀測，發(fā)現(xiàn)頂板出現(xiàn)下沉，破碎地帶，進(jìn)行補(bǔ)打高預(yù)應(yīng)力錨索，并進(jìn)行噴漿封閉圍巖。

6結(jié)論

錨桿和錨索聯(lián)合支護(hù)是井工二礦大斷面巷道目前最有效的支護(hù)方式，大斷面巷道宜采用高預(yù)應(yīng)力、強(qiáng)力錨桿、錨索支護(hù)的設(shè)計理念。在大斷面巷道支護(hù)中，錨索支護(hù)具有減小跨距的作用，能夠控制頂板的下沉。

基于高預(yù)應(yīng)力、強(qiáng)力錨桿的支護(hù)理論，結(jié)合現(xiàn)場的觀測，在新掘進(jìn)的巷道中基本上沒有出現(xiàn)大的變形，是高強(qiáng)度、高剛度、高預(yù)緊力錨桿、錨索支護(hù)體系成功應(yīng)用，有效地阻止了巷道圍巖的變形，控制了巷道的破壞，為井工二礦大斷面的支護(hù)提供了有效地技術(shù)途徑。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：姜玉連，男，中煤平朔煤業(yè)有限公司安家?guī)X井工二礦礦長，研究方向：煤礦采掘與安全生產(chǎn)管理。

（責(zé)任編輯：趙秀娟）