大排距支護技術在西翼擴區軌道巷的應用

摘要：結合潞寧煤業公司井下實際，首次開展了擴大在掘工作面支護排距的實驗研究，在確保巷道的安全可靠的前提下，提高了掘進速率，取得了較好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：大排距支護 錨桿（索） 巷道支護 礦壓監測 頂板窺視

潞寧礦的前身是原國營陳半溝煤礦。原有煤礦生產能力為21萬噸，在此基礎上經過技術改造，目前潞寧礦的生產規模已經達到210萬噸。其礦井作業面主要集中在侏羅2#和3#煤層，煤層所在地質條件穩定，適合機械化開采。隨著機械化程度的進一步提高，采區間的銜接變得越來越重要。擴大錨網支護巷道支護排距的新舉措，是在公司開展提高快速掘進效率活動的上提出來的，在保證安全的前提下，對提高快速掘進效率，降低巷道支護費用方面都具有重要意義。

1 西翼擴區軌道運輸大巷的位置及地質情況

位于22106運巷與西翼擴區皮帶運輸大巷之間，與22106運巷相距58m，與西翼擴區皮帶運輸大巷相距30m，東北依次為礦井軌道下山、皮帶下山、總回風下山巷道，西北、東南為22106、22112綜采工作面。

施工巷道2﹟煤層總體為單斜構造，走向N48°，傾向南東，傾角為138°左右，傾角為13°左右，地質結構簡單，斷層不發育，頂板局部地質發育受古河流沖刷構造，形成褶曲，使煤層厚度變薄，底板連續，頂板有起伏。巷道位置位于2#煤層底板，寬5m，高3.7m，設計斷面為矩形。

2 支護方案

巷道采用錨桿、錨網、鋼筋梁、錨索和噴射混凝土聯合支護。巷道的支護排距最初為1000mm，經參數變更后，支護排距變為1200mm。

2.1 頂板支護

錨桿桿體為φ22mm高強度左旋無縱筋螺紋鋼，長為2400mm，桿尾螺紋M24，采用高強度加長螺母作為配套螺帽。采用樹脂加長錨固方式，上下分別是一支K2335型錨固劑和一支Z2360型錨固劑。鋼筋托梁用φ14mm的鋼筋焊接而成，寬80mm，長4800mm。金屬托板采用具有較高強度的拱型鋼拖板，其尺寸為120mm×130mm×12mm。頂部防護采用12#鐵絲網，具體規格為：網片5400mm×1300mm，網格50mm×50mm。球型墊孔徑為24mm。每排6根，排距1200mm，間距900m。錨桿角度為：位于中部的錨桿與頂板成垂直角度，在安設靠近兩幫頂角錨桿時，要使其與垂線有20°的傾斜。

2.2 兩幫支護

在材料和形式上，上下兩幫支護是相同的。錨桿長2400mm，桿體為φ22mm高強度左旋無縱筋螺紋鋼，桿尾螺紋M24，采用高強度加長螺母作配套螺帽。采用樹脂加長錨固，采用一支Z2360型錨固劑錨固方式。鋼筋托梁用φ14mm的鋼筋焊接而成，寬80mm，長3300mm。金屬托板采用具有較高強度的拱型鋼拖板，其尺寸為120mm×130mm×12mm。頂部防護采用12#鐵絲網，具體規格為：網片3500mm×1300mm，網格50mm×50mm。球型墊孔徑24mm，每排4根，排距1200mm，間距1000m。錨桿角度為：中部2根錨桿垂直煤墻，靠近頂板、底板的一根錨桿與水平線呈20°傾斜，下部錨桿與底板的距離是400mm。

2.3 錨索支護

錨索為φ18.9mm的低松弛預應力鋼絞線，長為7300mm，錨固，上下分別采用一支K2335錨固劑和兩支Z2360錨固劑；采用高強度鋼托盤，尺寸為300mm×300mm×16mm；鎖具為OVM15-1；中孔φ20mm；錨索每隔一排安設兩根，間距2000mm，錨索距巷幫1500mm，錨索排距2400mm，見下圖：

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3 監測內容與效果分析

3.1 監測內容

①巷道的表面位移：通過監測位移情況，來對圍巖運動及變形情況進行跟蹤分析，以此作為判斷是否影響巷道安全的依據之一。

②頂板離層：利用頂板離層儀對頂部圍巖的離層情況進行判斷，以便于更準確地掌握圍巖活動規律。

③鉆孔窺視：通過打孔，采用礦用電子鉆孔窺視儀，進行觀測，可直觀地反映了煤巖體中節理、層理、裂隙等結構面的分布特征與狀況，直觀反映現有巷道頂板的實際情況。

④圍巖的破壞狀況：這是判斷圍巖活動強度的一個指標，主要是監測掘進工作面附近的偏幫及頂板是否完好。

3.2 巷道礦壓顯現

通過跟蹤觀測西翼擴區軌道巷的1000m巷道掘進施工情況，收集相關數據并進行系統分析。

①巷道兩幫的最大位移量為22mm，其中上幫14mm，下幫8mm，頂板的最大移近量為7mm，以頂板的淺部下沉居多。

②針對巷道內壓力大的地方，進行打孔窺視，發現距頂板往上300mm左右，巷道頂板局部巖層存在小部分破碎，節理和裂隙等連續面比較發育，在巖層與巖層的交界面上離層現象不很明顯，局部地方，由于煤質軟，受采動影響，壓力顯現。

③在巷道掘進至1000m處，通過定期觀測巷道內的頂板離層儀發現，除距工作面20m范圍內的頂板離層儀讀數有小范圍的變化外，其他地點的基本趨于穩定，穩定于4mm左右。主要原因是，距迎頭20m范圍內，巷道受采動影響，淺部產生微小變化，外側管讀數發生變化；20m以后，由于受采動影響較小，讀數基本趨于穩定。

4 結語

①應加強觀測，在遇地質構造斷裂帶、頂板淋水段和煤層變厚區域等困難條件時，要加密或加長錨桿錨索，必要時加套臺棚，以確保安全。

②在巷道掘進過程中，要強化施工質量，嚴格按照設計要求實現相關指標，避免出現巷道超高超寬。要保證錨桿支護符合設計要求，并且要經常進行檢查，對失效錨桿必須及時補錨。同時，要加強支護材料（錨桿、錨索、托盤、錨固劑）的驗收，確保支護效果。

③采用擴大支護排距提高快速掘進率，一般每60m節省10排的支護材料，約1.2萬元，西翼擴區軌道巷設計全長2600m，總共節約52萬元。

④西翼擴區軌道巷的實驗表明：在地質條件好、保證安全的前提下，可以適當擴大排距，以提高掘進速度。

參考文獻：

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