南屯煤礦掘進遇復(fù)合頂板的支護技術(shù)應(yīng)用情況

摘要：文章介紹了南屯煤礦掘進遇復(fù)合頂板的支護技術(shù)應(yīng)用情況及礦壓觀測特點，并對該巷道的支護設(shè)計及支護效果進行分析。

關(guān)鍵詞：復(fù)合頂板 礦壓觀測 錨桿支護

1 地質(zhì)概況

南屯煤礦93下12綜采工作面設(shè)計長度約為1060m，煤層產(chǎn)狀：走向南東～北西，傾向北東，傾角10°～3°，平均6°；煤層厚度：3.81～3.16m，平均厚度：3.51m，直接頂為1.75m厚的粉砂巖，直接頂上為12m細沙巖互層，細沙巖上為0.4m的煤，為典型的復(fù)合頂板；巷道位于九采區(qū)北西部；南西側(cè)為九采三分區(qū)軌道；北西部為九采北部軌道順槽及93下14工作面；南東方向為93下10工作面（未準備）。西南部為高壓線保護煤柱下壓煤；北東部為大東章車站保護煤柱下壓煤。巷道頂板厚度大于6m時采用錨網(wǎng)支護，基本支護形式采用錨網(wǎng)+鋼筋梯+錨索的全錨支護形式；巷道頂板厚度小于6m時采用架棚錨網(wǎng)復(fù)合支護。

2 礦壓觀測資料

礦壓情況預(yù)計：93下12軌道順槽為沿空掘進巷道，同時上覆93上12采空區(qū)，間距0.6～16.5m。根據(jù)相鄰巷道礦壓資料分析，該工作面埋藏較深，屬高地應(yīng)力區(qū)，掘進期間頂板正常區(qū)域礦山壓力預(yù)計為一般顯現(xiàn)規(guī)律，壓力滯后影響范圍約80m，頂?shù)装逦灰屏坷塾嬤_到80mm左右，兩幫位移量累計達到100mm左右。頂板變薄區(qū)巷道壓力較正常段更明顯，采用支撐式支護下沉量最大達到50mm左右，兩幫位移量累計最大70mm左右，巷道壓力滯后影響范圍100m左右。

3 錨桿支護作用機理

巷道開挖后破壞了圍巖原始應(yīng)力平衡，巷道上方的圍巖如不支護，就會彎曲下沉，所有各點包括巖梁的中心點都向巷道中間移近，垂直向下移動及水平移動。另外水平地應(yīng)力對巷道頂板的離層、剪切等破壞作用十分明顯。為防止彎曲下沉，在安裝錨桿的同時應(yīng)立即施加足夠的預(yù)拉力，這樣既可以消除錨桿支護系統(tǒng)的初始滑移量，且給圍巖一定的預(yù)應(yīng)力，從而提高抗拉能力和抗剪能力，再用錨索補強措施，使整個巷道形成“剛性化”頂板結(jié)構(gòu)。為了控制兩幫的位移，兩幫采用鋼筋梯加強支護，使整個巷道形成一個“鋼架系統(tǒng)”，從而控制巷道初期變形，減小了頂板離層和兩幫位移，保證巷道的長期穩(wěn)定。

4 架棚錨網(wǎng)復(fù)合支護設(shè)計

根據(jù)《兗礦集團公司煤巷錨桿支護技術(shù)規(guī)范》第三章第23條煤巷圍巖穩(wěn)定性分類標準，前段上覆采空區(qū)層間距大于6m區(qū)域?qū)傺孛簩禹敯寰蜻M的沿空巷道，穩(wěn)定程度屬“中等穩(wěn)定”，圍巖穩(wěn)定性類別為Ⅱ類；后段上覆采空區(qū)層間距小于6m為特殊區(qū)域，穩(wěn)定程度屬“極不穩(wěn)定”，圍巖穩(wěn)定性類別為Ⅳ類。頂板夾矸厚度小于6m時，以及過斷層、頂板破碎帶、應(yīng)力集中區(qū)等特殊區(qū)域，采用錨網(wǎng)支護無法有效控制頂板時，必須及時改為架棚錨網(wǎng)復(fù)合支護。

復(fù)合支護時錨網(wǎng)支護要求：

①施工程序：頂板較破碎時先錨網(wǎng)支護，后架棚支護。

②錨網(wǎng)支護巷道輪廓為梯形斷面，上寬3700mm，下寬4800mm，高度3200mm。

③頂錨桿采用Ф22×2200mmKMG500左旋無縱筋螺紋鋼等強錨桿，幫錨桿采用Ф20×1800mmKMG400左旋無縱筋螺紋鋼等強錨桿。頂板夾矸厚度變薄不能布置Ф22×2200mmKMG500左旋無縱筋螺紋鋼等強錨桿時，改用采用Ф20×1800mmKMG400左旋無縱筋螺紋鋼等強錨桿，繼續(xù)變薄不能布置上述2種錨桿時，不再布置錨桿，同時，縮小棚距為800mm。

④頂板每排布置5根頂錨桿，間距為900mm，布置3800×1000mm金屬網(wǎng)；巷幫每排每幫布置3根幫錨桿，間距為1000mm，上、下兩根錨桿距頂、底不大于700mm，

布置2800×1000mm金屬網(wǎng)。

5 使用效果

在該巷道掘進過程中，每隔30m設(shè)一組“十字”型測點，用BSQ型測槍讀數(shù)，通過現(xiàn)場觀測發(fā)現(xiàn)，受動壓影響，在距迎頭20-40m范圍內(nèi)，巷道變形速度，兩幫為3-6mm/d，頂?shù)诪?-4mm/d。而在滯后30m外的測點兩幫變形速度基本上穩(wěn)定在1-2mm/d。從時間和掘進速度上分析，變形趨于穩(wěn)定的時間一般在10天左右，趨于穩(wěn)定時，巷道最大位移兩幫為8-10mm，頂?shù)诪?3-15mm。這表明上述支護形式對該頂板支護效果較為明顯，基本能有效控制圍巖變形。

6 結(jié)語

①支護效果顯著，圍巖變形小，頂板下沉量、兩幫移近量均較小，有效保證了巷道使用斷面。

②通過選擇合理的支護形式，能夠產(chǎn)生較大的預(yù)應(yīng)力，對圍巖提供較大的支護阻力，隨著圍巖的膨脹變形，支護阻力增大，充分發(fā)揮了圍巖的自承能力，事圍巖抗壓強度增加，有效控制了巷道變形。

③不僅使巷道圍巖表面的抗拉和抗剪力增強，且增加了支護層的整體抗壓強度。可緩解和避免支護體與圍巖對抗作用下引起巷道的破壞，從而保證人員安全。

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作者簡介：張志強（1979-），男，兗礦集團煤業(yè)公司南屯煤礦生產(chǎn)技術(shù)科，礦壓觀測工。