軟巖巷道O型支護應用技術研究

張仰龍

(汾西礦業集團公司，山西 介休 032000)

·技術經驗·

軟巖巷道O型支護應用技術研究

張仰龍

(汾西礦業集團公司，山西 介休 032000)

汾西礦業集團正令煤業井下巷道為深部軟巖巷道，井巷嚴重損壞變形，巷道頂板離層、噴層脫皮，兩幫收縮、底鼓現象普遍。在分析了巷道破壞原因的基礎上，提出了采用O型拱支護技術方案，并進行了工業性試驗，取得了明顯的經濟效益和安全效益。

軟巖巷道;O型支護;應用

正令煤業有限責任公司是以山西汾西礦業集團公司作為整合主體，將原山西孝義金巖上令狐煤礦兼并并配置部分資源重組而組建的礦井。該礦井由于受地質構造影響、煤層埋藏深(約700 m)、加之原井巷支護設計不盡合理、施工質量差，同時受采動等諸多因素影響，造成大多井巷嚴重損壞變形，巷道頂板離層、噴層脫皮，兩幫收縮、底鼓等現象普遍，已無法確保礦井安全生產。正令煤業于2011年8月31日組織相關人員對井下巷道支護進行討論研究，經多次考察、論證，尋求科研單位支持，結合與本礦類似條件的支護經驗，依據正令煤業實際情況，推廣使用O型拱支架支護新工藝。

1 支護理論依據

O型支護整體性好，并具有較高的支護阻力，抑制了軟弱巖體的碎脹變形，而其良好的可縮性又避免了如剛性支架那樣由于圍巖變形所導致的支架內應力急劇升高和支架破壞，圓形斷面控制了底臌。在巷道斷面收縮變形過程中，圍巖沿周邊方向的壓縮而形成承載殼，由于圓形支護剛度高和支護阻力恒定，使得承載殼保持穩定，并且隨著變形過程的進行，承載殼內的巖體不斷壓密和承載殼不斷擴大，圍巖的承載能力越來越高，其表現為巷道收斂速度很快下降，巷道變形趨于穩定。

圓形支護實質是使得巷道在變形收縮過程中所形成的承載殼穩定，從而提高軟弱破碎圍巖的承載能力。

2 采用新工藝支護

2.1 應用條件

正令煤業中央變電所布置在2#煤層中，埋深650 m，頂、底板均為砂質泥巖，少量粉砂巖，f=3～6，巖性軟，膠結性差，節理、層理較發育，易風化，圍巖比較破碎，自承能力較差，對水的作用很敏感，由此可知，該巷道圍巖屬于高應力、膨脹性、節理化軟巖，具有極其復雜的變形破壞機理。巷道總長65 m，原巷道斷面積為 18.56 m2。

2.2 施工工藝

1)根據巷道用途，斷面大小，確定O型架的規格、尺寸并預先加工。O型棚采用36號U型鋼制作，每架由6節組成，每節之間搭接長度500 mm，每個搭接處設4道卡纜，每節設1道拉桿。

2)工作臺的底托架采用直徑20 mm的圓木搭設，圓木上鋪設厚高不小于50 mm的木板，木板采用8#鐵線十字交叉綁扎牢固。要求工作臺搭設穩固，人員作業時，嚴禁出現晃動，確保作業人員安全。

3)先由外向里逐米將已破壞的原支護挑落、擴幫，然后掛網、打錨桿、錨索，接著拉底打底錨桿。錨桿間、排距為800×800 mm，錨索間、排距為1 600×800 mm，錨桿、錨索排距為400 mm，打好錨桿、錨索后及時噴漿并養護。砼噴射厚度 150 mm、強度為C20。

4)架設O型棚的方法:施工時先下3根底梁，并上好拉桿，在工作臺上2～3人抱住腰梁與底梁合嚴，使用卡子鎖緊棚梁，并上好拉桿;然后2～3人扛起頂梁與腰梁合嚴，使用卡子鎖緊頂梁與腰梁，上好拉桿后進行調棚，調棚完畢后，將棚梁的所有拉桿螺母緊固。

5)根據巷道實際情況棚距確定800 mm，先將2層鋼筋網錯格搭接在O型拱上，用構木密背在鋼筋網上，再用棚板、道木打#字垛配合楔子與頂板、兩幫接嚴實、打緊，所有工序完成后噴漿50 mm封閉。

6)O型支護后，集中拉底200 mm厚，采用混凝土澆注底板。

O型支護巷道斷面示意圖見圖1。

圖1 O型支護巷道斷面示意圖

3 支護效果分析

正令煤業于2011年9月6日開始對中央變電所60 m范圍內進行O型拱支護，每天三班作業，共架設75架，布置6個測點對巷道兩幫移近情況定期進行觀測(兩幫移近量記錄表見表1)，經過半年的觀測，巷道沒有變形量，說明O型支護對控制軟巖巷道變形有良好的效果。

4 結語

1)O型支護可以減少巷道維護工作量和重新架棚次數，全封閉式支架損壞率極低，這也相對減少了支護材料的投入和工人的勞強度。

表1 兩幫移近量記錄表

2)O型支護提高了支護的可靠性，有利于礦井的安全生產。采用封閉式支架支護，由于其良好的支護效果，大大提高了安全的可靠性，創造了良好的生產環境，減少了通風管理的難度，保證了有效的通風斷面，這對回采工作面瓦斯管理十分有利。

3)正令煤業O型支護試驗取得了階段性成功，其支護效果無論是支護強度、剛度、安全可靠性，還是其經濟效益，都是正令煤業其它支護形式所不能相比的。這一支護技術可以在汾西礦業集團推廣應用，它對帶動集團支護技術水平，對于促進全集團煤巷支護技術的發展及巷道布置的改革具有重要的意義。但O型支護因成本高，掘進速度慢(每月20 m)，不適于大巷和順槽，主要硐室可采用此工藝。

［1］ 陳炎光.陸士良.中國煤礦巷道圍巖控制［M］.徐州:中國礦業大學出版社，1994:132－146.

［2］ 王勝康.李崇茂.深部圍巖巷道支護技術［J］.山西焦煤科技，2011(6):32－35.

［3］ 董芳庭.郭志宏.巷道圍巖松動圈支護理論［J］.煤炭學報，1994(2):13－15.

Research on O Type Support Application Technology of Soft Rock Roadways

Zhang Yang－long

The underground tunnel of Zhengling coal mine in Fenxi mining group is deep soft rock tunnel，the tunnel seriously damaged and deformed，roadway roof separation，spray layer peeling，two sides contraction，heaving floor phenomenon is general.On the basis of analyzing the roadway damage reason，puts forward using O type arch support technology scheme，and carries out the industrial test，and achieved obvious economic benefits and safety benefits.

Soft rock roadways;O type support;Application

TD353

A

1672－0652(2012)08－0012－02

2012－07－21

張仰龍(1964—)男，山西平遙人，2008年畢業于亞洲(澳門)國際公開大學，高級工程師，主要從事綜合機械化采煤研究工作(E －mail)hyzfmkj@sina.com