石門過“三軟”煤層交岔點支護選型

王戰(zhàn)勝

（貴州盤江精煤股份有限公司 貴州 盤縣 553536）

1 礦井概況

金佳礦井設計生產(chǎn)能力180萬t/a，是貴州盤江精煤公司的主力礦井之一。9號煤層為“三軟”煤層，石門在煤層段變形速度較快，給后續(xù)回采巷道開口及維修施工造成了很大的難度。加之9號煤層屬自燃發(fā)火煤層，由于礦壓顯現(xiàn)，極易在煤層地段形成無數(shù)裂縫，長時間緩慢供氧，易導致煤層自燃發(fā)火。為了解決支得住，對石門過9號煤層岔口段進行聯(lián)合支護技術。

2 聯(lián)合支護方案確定

2.1 巷道采用原有支護形式、變形狀態(tài)

支護方式為29號金屬U型鋼棚，棚距0.6m，半圓拱型斷面，下凈寬5.2m，凈中高3.7m，腿窩深度250mm，架間使用Φ16mm的圓鋼加工的金屬拉桿。礦井為兩翼向采區(qū)中央開采，因動壓原因導致＋1810運輸石門變形，制約了礦井安全生產(chǎn)。反復修復了多次都沒有找到合理有效的支護方式，特別是過9號煤層地段，巷道變形尤為明顯。巷道有效利用周期不足兩年。9號煤層段巷道變形主要表現(xiàn)是斷面縮小不規(guī)則，支架梁腿扭曲變形甚至折斷，小范圍漏煤（矸），裂縫大范圍延深，幫頂巖石失穩(wěn)。

2.2 聯(lián)合支護方案確定

+1810運輸石門9號煤層段采用過錨網(wǎng)噴、錨網(wǎng)＋金屬U型棚聯(lián)合支護、金屬U型棚支護的幾種支護形式均沒有解決支得住的難題，我們在總結過去多種支護方式的基礎上，確定進行多種支護相統(tǒng)一結合的方式，即巷道刷大后先進行錨網(wǎng)（主動支護）→架設金屬棚→在金屬棚與錨網(wǎng)之間澆灌砼→在砼的下方使用錨桿、錨索補強。

第一步為錨網(wǎng)索主動支護。錨桿間排距600×600mm，錨索間排距1200×1200mm，采用錨索配合補強。第二步在石門內滿足回采巷道寬度要求時，與中心線垂直方向各架設29號U鋼金屬棚對棚。第三步在工字鋼骨架上鋪設金屬網(wǎng)和席子，澆灌砼，全部充填嚴實，二次主動支護。第四步砼達到保養(yǎng)期后，在每組工字鋼的中間打入Ф26mm，8m長錨索，用錨索和托盤把工字鋼拉緊，相應減小工字鋼的跨度,同時進行補強。

2.3 支護參數(shù)選擇

1）頂、幫采用Ф20mm，長2400mm等強全螺紋錨桿，錨桿間排距600mm×600mm，全長錨固，使用自加工加力扳手緊固錨桿螺母。第一次主動支護。2）29#U型鋼支架：下凈寬5200mm,凈中高3700mm，搭接長度400mm，卡纜間距150mm，三副卡纜。對棚中心距400mm，對棚凈空長度5200mm。3）工字鋼梁：11＃號工字鋼加工，長度6400mm，對梁布置，梁間中心距200mm，組間距800mm。4）鋼筋網(wǎng)：使用Ф6.5mm鋼筋加工的鋼筋網(wǎng)，尺寸為長度×寬＝2000×1000mm，網(wǎng)格100×100mm，作為鋪設席子澆鑄砼的骨架。5）席子：在鋼筋網(wǎng)上鋪設竹席，竹席為長×寬＝2000×1000mm，厚度3mm。6）砼：厚度300mm（超高寬部分全部充嚴實），強度C20，用噴漿機作為送料設備進行充填，確保頂板與砼密切接觸，第二次主動支護。7）補強錨索：在砼達到保養(yǎng)期后，用Ф26mm，長度8m的錨索布置在對梁中間，排距800mm，間距1000mm，使用6只樹脂錨固劑端頭錨固，并用厚12mm、長×寬＝350×350mm托盤托住對梁，預緊力30MPa，對11＃號工字鋼梁進行補強，第三次主動支護。

3 施工工藝過程

刷大頂幫至要求尺寸→打頂、幫錨桿孔，打頂部錨索孔→掛鋼筋網(wǎng)→安裝頂、幫全螺紋等強錨桿及錨索并上緊托盤→分別架設29＃金屬U型鋼對棚兩組→在對棚上安裝11＃號工字鋼梁（成對安裝）→在工字鋼梁上鋪設鋼筋網(wǎng)→在鋼筋網(wǎng)上鋪設竹席→澆鑄砼→砼養(yǎng)護→在成對工字鋼梁中間打錨索眼→安裝錨索。

4 支護效果

采用錨桿＋錨索＋金屬棚＋工字鋼梁＋澆砼＋錨索聯(lián)合支護體系在+1810運輸石門9號煤層岔口段支護中取得了技術上的突破，給石門過“三軟”煤層提供了技術支撐。1)施工時的安全。石門過“三軟”煤層地段巷道修復,采用聯(lián)合支護的方式，實現(xiàn)主動支護,且有利于施工安全。2)有效封堵。采用砼對岔口頂板進行全部充填，防止了漏風，大大降低了煤層緩慢氧化的過程。3)利于回采巷道開口。“三軟”煤層岔口預留，利于以后回采巷道開口。4)岔口穩(wěn)定性。“三軟”煤層岔口聯(lián)合支護，為多種主動支護形式，提高了支護強度。這種支護形式已經(jīng)七年，通過巷道礦壓觀測，兩幫移近量及頂板下沉量只有10mm左右。

5 經(jīng)濟效益及安全可靠性

+1810運輸石門過9號煤層岔口采用聯(lián)合支護每米成本9438元，采用29U型鋼可縮支架預先架設再拆除，最后再架設抬棚每米成本7536元。雖然從每米成本看高于聯(lián)合支護，經(jīng)濟效益不明顯，但從長遠性分析，原有支護方式巷道不足兩年就要修復一次，聯(lián)合支護如今已經(jīng)七年未曾維修，維修周期已經(jīng)延長了五年之多，增長了修復周期，經(jīng)濟效益明顯，同時相應降低了安全風險。