柳泉煤礦“三軟”煤層巷道錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

鮑大成，朱懷龍

（華潤(rùn)天能徐州煤電有限公司柳泉煤礦， 江蘇徐州市 221136）

柳泉煤礦“三軟”煤層巷道錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

鮑大成，朱懷龍

（華潤(rùn)天能徐州煤電有限公司柳泉煤礦， 江蘇徐州市 221136）

柳泉煤礦原有的錨網(wǎng)支護(hù)已不能滿足“三軟”煤層巷道的支護(hù)要求，針對(duì)“三軟”煤層巷道的變形特點(diǎn)，提出了錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)方案。通過(guò)實(shí)際施工及數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)表明，該方案能有效控制巷道的變形量，滿足巷道支護(hù)要求。

“三軟”煤層；巷道穩(wěn)定性；錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)；支護(hù)參數(shù)

柳泉煤礦已進(jìn)入深部開采階段，隨著開采深度的不斷延伸，巷道圍巖應(yīng)力不斷加大，加之采動(dòng)影響，巷道變形較快，深井呈現(xiàn)高應(yīng)力軟巖，礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈，巷道穩(wěn)定性差，后期巷道兩幫及頂?shù)装逦灰屏匡@著增大，巷道損壞嚴(yán)重，巷道的返修量劇增，維護(hù)困難。深部巷道圍巖的穩(wěn)定性控制已成為柳泉煤礦面臨的重點(diǎn)難題。

1 地質(zhì)概況及“三軟”煤層變化特點(diǎn)

柳泉煤礦主采為二疊系下石盒子組3煤，煤層均厚為1.3m，硬度為1.5～2，其頂板由泥巖、粉砂巖組成，泥巖厚1.2～1.6m，粉砂巖7m，底板由泥巖、粘土巖、細(xì)砂巖組成，其巖層柱狀圖見(jiàn)圖1。3106工作面沿煤層頂板掘進(jìn)，頂?shù)装鍘r層穩(wěn)定性為Ⅲ類，巖石的力學(xué)性質(zhì)見(jiàn)表1。

該煤礦“三軟”煤層巷道的變化特點(diǎn)為：

（1）深部“三軟”煤層巷道掘進(jìn)后變形速度快，壓力大，表現(xiàn)為兩幫內(nèi)移，頂板下沉及底臌；

（2）深部“三軟”煤層巷道的穩(wěn)定性與地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)，靠近地質(zhì)構(gòu)造的巷道圍巖破壞嚴(yán)重，難以控制，易冒頂；

圖1 3煤層頂?shù)装鍘r層柱狀圖

表1 巖石力學(xué)性質(zhì)

（3）深部“三軟”煤層巷道受采動(dòng)影響大，巷道圍巖變形量急劇增加［1］。

2 支護(hù)方案

2.1 原支護(hù)方案

錨桿布置方式及錨固形式：頂部錨桿采用Φ18左旋無(wú)縱筋螺紋鋼，長(zhǎng)度為2.0m，排距為0.8m，每排為5根錨桿，間距0.8m。采用樹脂錨固劑錨固，頂部每孔采用2根藥卷，幫部每孔1根藥卷［2－3］，其布置方式如圖2所示。

圖2 原巷道支護(hù)示意

2.2 優(yōu)化改進(jìn)后的支護(hù)方案

3106掘進(jìn)工作面設(shè)計(jì)巷道寬度3.4m，巷道中高度2.5m，煤層頂板傾角12°。考慮采用錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)，增強(qiáng)巷道的抗變形能力和自承能力。錨桿穿過(guò)上層泥巖頂板及煤體，深入到巖性較好的粉砂巖體，對(duì)頂板的懸吊起到了穩(wěn)定性作用，使巷道整體支護(hù)強(qiáng)度大大增加［4］。以下是改進(jìn)后的支護(hù)方案，具體設(shè)計(jì)參數(shù)及布置如圖3所示。

圖3 錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)布置

2.2.1 巷道頂板支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

巷道頂板支護(hù)方式為錨桿＋錨索＋金屬網(wǎng)＋梯形梁聯(lián)合支護(hù)。

（1）錨桿布置：錨桿排距0.7m，每排5根錨桿，間距0.8m。采用直徑20mm、長(zhǎng)度2200mm的MSGLW－335左旋無(wú)縱筋螺紋鋼筋，尾部滾絲長(zhǎng)度100mm。錨固方式為采用2支MSK2350型樹脂藥卷，錨固長(zhǎng)度為1000mm。

（2）鋼筋托梁：采用Φ12mm的鋼筋焊接而成，長(zhǎng)度3.4m，寬度60mm。

（3）鐵托板：采用高強(qiáng)度蝶形托盤，150mm×150mm×10mm厚鋼板制成，中部開Φ22mm孔。

（4）金屬菱形網(wǎng)：采用10＃鐵絲編織的4000 mm×1000mm菱形金屬網(wǎng)護(hù)頂，網(wǎng)格為50mm×50mm。

（5）錨索布置：錨索排距3m，每排2根，間距1.2m。采用Φ15.24mm的左捻鋼絞線，長(zhǎng)6300 mm，強(qiáng)度等級(jí)為1860MPa。錨固方式為采用樹脂錨固劑端頭錨固，每根錨索使用4根樹脂藥卷，錨固長(zhǎng)度2000mm。

2.2.2 巷道兩幫支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

巷道兩幫支護(hù)方式為錨桿＋錨索＋塑料網(wǎng)。

（1）錨桿布置。錨桿排距0.7m，間距0.8m，高幫側(cè)4根，低幫側(cè)3根。采用直徑20mm，長(zhǎng)度2000mm的左旋無(wú)縱筋螺紋鋼筋，尾部滾絲長(zhǎng)度100mm。錨固方式為采用1支MSK2350型樹脂藥卷，錨固長(zhǎng)度為50mm。

（2）鐵托板。采用高強(qiáng)度蝶形托盤，150mm×150mm×10mm厚鋼板制成，中部開Φ22mm孔。

（3）木托板。規(guī)格為300mm×200mm×50 mm。

（4）塑料方格網(wǎng)：寬度為1m，網(wǎng)格為40mm×40mm。

（5）錨索布置。錨索排距3m，每排1根。采用Φ15.24mm，長(zhǎng)5200mm，強(qiáng)度等級(jí)為1860MPa的左捻鋼絞線。采用樹脂錨固劑端頭錨固，每根錨索使用3根樹脂藥卷，錨固長(zhǎng)度1500mm。

3 支護(hù)監(jiān)測(cè)

建立健全各種監(jiān)測(cè)制度，在迎頭配備扭力扳手、壓力表、錨桿拉力計(jì)等監(jiān)測(cè)儀器，并要求做好記錄，存檔備案。巷道內(nèi)每隔40±5m設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)站［5］，安裝測(cè)桿、LBY－3型頂板離層儀和LDZ－200型錨桿拉力器。觀測(cè)頂板離層量、巷道變形量和壓力值，以判斷圍巖穩(wěn)定、錨桿受力情況，有效掌握支護(hù)效果，對(duì)巷道進(jìn)行全面監(jiān)控。

在巷道掘進(jìn)過(guò)程中，在頂板等地質(zhì)條件相同的地段，分別設(shè)10m距離，采用2種不同方式進(jìn)行支護(hù)，并進(jìn)行觀測(cè)巷道實(shí)際變形量。30d后各取某一剖面監(jiān)測(cè)，具體結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 巷道改進(jìn)支護(hù)前后位移數(shù)據(jù)對(duì)比 mm

4 結(jié) 論

（1）經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)，不同的支護(hù)方式對(duì)巷道圍巖的變形控制作用不同，改進(jìn)后的錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)可使頂板下沉量及兩幫位移量明顯減少。其中頂板下沉量減少了34%，兩幫移近量可減少約27%，有效緩解了巷道變形速度，保證了巷道的通風(fēng)和行人安全，取得良好的效果。

（2）錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)是控制受壓巷道的一種有效的支護(hù)方式，只要選擇合理的支護(hù)方式并保證施工質(zhì)量，就能得到較好的效果。

［1］劉宗超，高長(zhǎng)志，陳 云.白集煤礦深部“三軟”煤層巷道支護(hù)技術(shù)［J］.煤礦安全，2008（12）：61－62.

［2］黃志彬.“三軟”煤層掘進(jìn)工作面頂板管理技術(shù)［J］.能源技術(shù)與管理，2010（6）：26－28.

［3］吳 超，李培志，王紅勝，等.沿空留巷在柳泉煤礦薄煤層中的應(yīng)用［J］.煤炭科技，2008（1）：32－35.

［4］張宏發(fā)，趙 祥，朱 明.錨網(wǎng)梁索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在邢東煤礦煤巷的應(yīng)用研究［J］.煤炭技術(shù)，2008（11）：47－50.

［5］鄭 銳.青東礦三軟煤層巷道錨梁網(wǎng)支護(hù)技術(shù)［J］.科技信息，2010（21）：404－405.

2011－11－06）

鮑大成（1974－），男，江蘇新沂人，助理工程師，主要從事采礦工程技術(shù)及管理工作，Email：baodacheng740409＠126.com。