淺談K2灰巖支護形式的選擇

閆勇生

（霍州煤電集團洪洞悅昌煤業有限責任公司，山西 洪洞 031600）

·技術經驗·

淺談K2灰巖支護形式的選擇

閆勇生

（霍州煤電集團洪洞悅昌煤業有限責任公司，山西 洪洞 031600）

針對K2灰巖頂板巖性完好、K2灰巖頂板裂隙、K2灰巖頂板溶洞三種情況，進行了支護形式分析。K2灰巖頂板完好時，頂板不支護；K2灰巖頂板揭露裂隙時，采用錨網梁支護，沿裂隙帶布置錨桿；K2灰巖頂板揭露溶洞時，采用錨網梁聯合梯形棚支護。

K2石灰巖；穩定頂板；裂隙；溶洞；支護形式；選擇

某礦井開采9#+10#煤層，沿9#煤層頂板布置正副順槽，其9#煤層頂板為太原組的K2石灰巖，厚度4．50～17．50 m，厚層狀石灰巖，含豐富的海相動物化石，為9#煤層的直接或間接頂板，是對比9#煤層的重要標志。為K2石灰巖9#、10#煤層直接充水含水層，也是太原組的主要含水層，巖性為深灰色，致密、堅硬、性脆石灰巖，一般含有燧石層及透鏡體。厚層狀，質堅硬，性脆，淺部地帶具有裂隙。其單向抗壓強度37．1～45．1 MPa，平均41．1 MPa；單向抗拉強度1．33～1．50 MPa，平均1．41 MPa；抗切強度2．06 MPa，屬穩定頂板。現按照K2灰巖頂板巖性正常、K2灰巖頂板揭露裂隙、K2灰巖頂板揭露溶洞三種情況進行支護形式分析。

1 K2灰巖頂板巖性正常時支護形式的選擇

1．1 頂板支護形式的選擇

巷道頂板為正常K2灰巖時，圍巖分類K2灰巖屬于Ⅰ類穩定巖層，長期不支護無碎塊掉落現象，根據巷道支護、巷道圍巖松動圈分類及支護建議，Ⅰ類穩定巖層圍巖整體性好，不易風化可不支護。

1．2 幫部支護形式的選擇

1）幫部錨桿長度的選擇。

幫錨桿的長度必須保證使錨固端位于潛在松塌區之外，即錨固深度大于煤幫擠壓值。

式中：

L1—幫錨桿錨固端長度；

N—錨桿設計錨固力，t，取8；

d—鉆孔直徑，mm，取28；

p—樹脂與煤體黏結強度，t／m2，取150。

式中：

L—幫錨桿長度，m；

C—松塌區范圍，m，取1．1；

L1—幫錨桿錨固端長度；

L2—錨桿外露長度，mm，取40。

2）幫部錨桿直徑的計算。

式中：

Q—錨桿桿體承載力，kN。

即，每根錨桿載荷為8 t。

σt—錨桿抗拉強度，MPa，一般取400；

根據計算實際錨桿直徑取14．1 mm，故，幫錨選用d16 mm×1 800 mm的普通錨桿。

3）幫部錨桿間排距的計算。

式中：

Q—錨桿桿體承載力，N，取8×104；

k—安全系數，一般取1．5～1．8；

l2—巷道頂板巖體破碎帶高度；

γ—巖石容重，kN／m3，取2．4×104。

式中：

B—巷道開掘寬度，m；

f—巖石堅固系數。

根據以上計算，沿正常K2灰巖頂板掘進時，幫部錨桿用d16 mm×1 800 mm普通錨桿，間排距為1 000 mm×1 000 mm。

4）錨桿鉆孔直徑與樹脂藥卷直徑確定。

根據“三徑”匹配的要求，鉆孔直徑與錨桿桿體直徑之差為6～10 mm，鉆孔直徑與樹脂藥卷直徑之差為4～6 mm，因此，鉆孔直徑在26～30 mm之間，樹脂藥卷直徑在20～24 mm之間。選取錨桿鉆孔直徑28 mm，樹脂藥卷直徑23 mm。

5）錨固劑選用。

a）Z2388型，體積V=πr2L=0．000 365 4 m3。

b）幫錨采用端錨，錨桿端頭部分體積V=0．2× 0．02×0．005=0．000 02 m3，而打入錨桿后空隙體積V=（πR眼2-0．02×0．005）×0．6=0．000 103 m3。

錨固端的體積為：0．000 103 m3，需用錨固劑長度：V=V錨固端÷（πR錨固劑2）=0．75 m。考慮到理論與實際的誤差，故每根錨桿選用Z2388型樹脂錨固劑一條進行錨注。

根據以上計算，巷道頂板沿正常K2灰巖掘進時，支護參數為：巷道頂板不進行支護，幫部錨桿采用d16 mm×1 800 mm普通錨桿，間排距為1 000 mm× 1 000 mm，每眼選用Z2388型樹脂錨固劑一條錨注。

2 K2灰巖頂板揭露裂隙時，支護形式選擇

1）頂板支護形式的選擇。

在沿K2灰巖頂板掘進過程中，頂板揭露裂隙時，采用錨網梁支護，沿裂隙帶布置錨桿，間排距為1 000 mm×1 000 mm，采用兩眼錨梁搭接，鋪設鋼筋片網。頂板支護形式見圖1。

2）幫部支護形式的選擇。

幫部支護同K2灰巖頂板完好時的幫部支護，錨桿采用d16 mm×1 800 mm普通錨桿，間排距為1 000 mm×1 000 mm，每眼選用Z2388型樹脂錨固劑一條錨注。

圖1 K2灰巖頂板裂隙支護形式示意圖

3 K2灰巖頂板揭露溶洞時，支護形式選擇

沿K2頂板掘進過程中，K2頂板揭露溶洞時，巷道一般采用錨網梁聯合梯形棚支護：梯形棚采用11#礦工鋼制作，頂梁長4．6 m、棚腿長4．1 m，棚腿與棚梁叉角為8°，頂部采用圓木、構木和道木勾頂，道木和構木下方必須鋪設鋼筋片網，構木規格為70 mm× 50 mm×1 200 mm，撐木規格為70 mm×50 mm× 1 000 mm及木楔，道木規格為200 mm×200 mm× 1 200 mm。片網采用規格為1 500 mm×1 100 mm的6#鋼筋焊制的片網，溶洞區域周圍兩側鋪設菱形網，并與幫部菱形網進行搭接。架棚過程中，每4架棚頂部順著巷道方向鋪設2根4 m長的圓木，靠幫鋪設，橫向圓木與縱向圓木或道木成“井”字布置，確保圓木或道木接頂嚴實，道木與圓木及木垛上下點之間必須用扒釘扒牢，梯形棚支護形式見圖2。

圖2 K2灰巖頂板梯形棚支護形式示意圖

4 結 語

巷道沿完好K2灰巖頂板掘進時，巷道頂板不進行支護，幫部錨桿采用d16 mm×1 800 mm的普通錨桿，間排距為1 000 mm×1 000 mm，每眼選用Z2388型樹脂錨固劑一條進行錨注；沿K2灰巖頂板掘進過程中，頂板揭露裂隙時，采用錨網梁支護，沿裂隙帶布置錨桿，間排距為1 000 mm×1 000 mm，采用兩眼錨梁搭接，鋪設鋼筋片網；沿K2灰巖頂板掘進過程中，K2頂板揭露溶洞時，巷道一般采用錨網梁聯合梯形棚支護。

［1］ 張榮立．采礦工程設計手冊［M］．北京：機械工業出版社，2005：132-133，393-394．

Discussion on the Choice of the Support Form of K2Limestone

Yan Yong-sheng

Aiming at three cases of the good lithologic of K2limestone roof，K2limestone roof fracture，K2limestone roof cave，analysis the support form．When K2limestone roof lithologic is well，the roof don’t support；When K2limestone roof have fracture，using the anchor net beam support，arranges the bolt along the fracture zone；when K2limestone cave roof exposed，using the support form of anchor net beam combined trapezoid roof．

K2limestone；Stable roof；Fracture；Karst cave；Support form；Choose

TD353

B

1672-0652（2013）11-0045-02

2013-10-09

閆勇生（1972—），男，山西汾西人，1996年畢業于山西礦業學院，工程師，主要從事煤礦生產技術管理工作（E-mail）1737122209＠qq．com