厚煤層大采高開(kāi)切眼錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)研究

摘要：針對(duì)霍爾辛赫煤業(yè)綜采工作面3207工作面開(kāi)切眼的斷

面大，跨度大，煤巖體比較破碎，支護(hù)困難的特點(diǎn)，依據(jù)強(qiáng)力一次支護(hù)理論及原則，采用高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿錨索組合支護(hù)系統(tǒng)支護(hù)，并進(jìn)行礦壓監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果，強(qiáng)力支護(hù)系統(tǒng)能夠很好的抑制圍巖的離層破碎，防止巷道變形破壞。

關(guān)鍵詞：全煤掘進(jìn) 永久大巷 錨網(wǎng)支護(hù) 高預(yù)應(yīng)力

0 引言

目前大采高開(kāi)采是我國(guó)中厚煤層開(kāi)采的首選方法，其具有資源回收率高，能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合6.0m以下的厚煤層開(kāi)采。但是，由于所需巷道斷面較大，且工作面超前支撐壓力較大，礦壓顯現(xiàn)明顯、煤體強(qiáng)度低等，易造成巷道兩幫及頂?shù)装逡平看螅瑖?yán)重影響了大采高工作面工作效率的發(fā)揮，非常有必要對(duì)大采高回采巷道的支護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究。

霍爾辛赫井田位于山西長(zhǎng)子，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力3Mt/a，主采煤層為3#煤層，平均厚度為5.6m，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，3207工作面首次采用大采高技術(shù)進(jìn)行開(kāi)采，由于巷道跨度較大，煤體較為破碎，給巷道支護(hù)帶來(lái)巨大難題，必須進(jìn)行系統(tǒng)研究來(lái)解決此問(wèn)題。

1 現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)與生產(chǎn)條件

試驗(yàn)地點(diǎn)為霍爾辛赫3207工作面開(kāi)切眼，沿3#煤層頂板掘進(jìn)。巷道布置平面如圖1。埋深約450m。平均厚度5.6m，全長(zhǎng)225m。煤層平均厚度5.6m。3207工作面最大水平主應(yīng)力為16.41MPa，方向?yàn)镹10.5°E，最小水平主應(yīng)力為8.54MPa，垂直主應(yīng)力為11.43MPa。地應(yīng)力水平屬于中等應(yīng)力水平。頂板圍巖及煤體強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果表明，頂板之上0～1.2m為泥巖，強(qiáng)度為29.29MPa；1.2～5.1

m細(xì)砂巖，強(qiáng)度平均值為67.51MPa；5.1～8.6m砂質(zhì)泥巖，致密完整，強(qiáng)度平均值為63.71MPa；8.6～10.0m為細(xì)砂巖，致密堅(jiān)硬，強(qiáng)度為107.74MPa。3號(hào)煤層煤體強(qiáng)度平均值為11.76MPa。

2 支護(hù)原則

針對(duì)霍爾辛赫煤業(yè)3207開(kāi)切眼的生產(chǎn)與地質(zhì)條件，采用強(qiáng)力一次支護(hù)理論，依據(jù)以下原則進(jìn)行支護(hù)：①一次支護(hù)原則，即初始支護(hù)時(shí)保證巷道支護(hù)強(qiáng)度，防止巷道變形破壞后進(jìn)行二次支護(hù)及修巷等。②高預(yù)應(yīng)力及預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散原則，要求支護(hù)系統(tǒng)具有較高的預(yù)應(yīng)力及預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散能力，從而保證支護(hù)系統(tǒng)的剛度及具有抵御巷道變形的能力。③高強(qiáng)度高剛度低密度原則，通過(guò)提高支護(hù)材料的強(qiáng)度及支護(hù)剛度，來(lái)降低支護(hù)密度，從而提高掘進(jìn)速度。④可操作性原則。⑤經(jīng)濟(jì)合理性原則，盡可能降低支護(hù)成本。

3 支護(hù)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)強(qiáng)力一次支護(hù)理論并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐，確定霍爾辛赫煤業(yè)3207開(kāi)切眼采用高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿錨索組合支護(hù)系統(tǒng)。

3.1 巷道斷面設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝及通風(fēng)等要求，3207開(kāi)切眼斷面為：寬8.5m，高3.65m，掘進(jìn)斷面31.025m2，兩次掘進(jìn)成巷，首次沿采空區(qū)側(cè)掘進(jìn)4.0m寬，二次沿工作面?zhèn)染蜻M(jìn)4.5m寬。

3.2 巷道支護(hù)方案

頂板及外側(cè)幫錨桿采用500#鋼左旋無(wú)縱筋強(qiáng)力錨桿進(jìn)行支護(hù)。錨桿直徑為22mm，長(zhǎng)度為2400mm，屈服強(qiáng)度不低于500MPa。內(nèi)側(cè)幫采用直徑22mm，長(zhǎng)度2400mm的玻璃鋼錨桿支護(hù)，頂板錨桿采用一支k2335和一支Z2360樹(shù)脂錨固劑加長(zhǎng)錨固，幫錨桿采用一支Z2360樹(shù)脂錨固劑加長(zhǎng)錨固。金屬錨桿預(yù)緊扭矩不得低于400Nm。玻璃鋼錨桿預(yù)緊扭矩為40Nm。首次掘進(jìn)時(shí)，頂錨桿間距800mm，幫錨桿間距1000mm，二次掘進(jìn)頂幫錨桿間距分別為900mm和1000mm。錨桿排距均為900mm，頂板每排打設(shè)12根錨桿，幫每排每幫打設(shè)4根錨桿。

頂板采用φ21.6mm的1×19股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨索補(bǔ)強(qiáng)，索體破斷載荷不低于550kN，延伸率不低于7%，長(zhǎng)度分別為8300mm，采用一支K2335和兩支Z2360的樹(shù)脂錨固劑進(jìn)行錨固。錨索間距為1600mm、1650mm和1800mm，每?jī)膳佩^桿打設(shè)4根錨索，錨索排距1800mm。

4 井下監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

為了分析評(píng)價(jià)支護(hù)效果，在霍爾辛赫3207開(kāi)切眼中安設(shè)了測(cè)站，對(duì)巷道表面位移、頂板離層等進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。

4.1 表面位移監(jiān)測(cè)

采用雙十字布點(diǎn)法監(jiān)測(cè)得出，兩幫移近量為43～80mm，頂板最大下沉量最大12mm。巷道兩幫移近量和頂板下沉量均比較小，支護(hù)完全滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。

4.2 頂板離層監(jiān)測(cè)

頂板離層儀深部基點(diǎn)與淺部基點(diǎn)位置分別為頂板8.0m及2.3m，每30m打設(shè)一組測(cè)站。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)可以得出，巷道深部與淺部離層均比較小，深部最大為4mm，淺部最大為7mm，能夠滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

5 結(jié)論

①霍爾辛赫煤礦大采高開(kāi)切眼，跨度大，煤體比較破碎，極易發(fā)生巷道變形破壞，支護(hù)難度大，依據(jù)強(qiáng)力一次支護(hù)理論，巷道支護(hù)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。②根據(jù)霍爾辛赫3207開(kāi)切眼現(xiàn)場(chǎng)工程特點(diǎn)，高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿錨索組合支護(hù)系統(tǒng)通過(guò)采用強(qiáng)力錨桿和錨索，增加了支護(hù)系統(tǒng)的強(qiáng)度和剛度，從而有效控制了巷道變形。③在霍爾辛赫煤業(yè)3207開(kāi)切眼進(jìn)行了巷道表面位移及頂板離層監(jiān)測(cè)，說(shuō)明支護(hù)系統(tǒng)成果解決了厚煤層大采高開(kāi)切眼支護(hù)難題。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：王西華（1985-），男，山西古交人，2004年7月畢業(yè)于太原理工大學(xué)，現(xiàn)為山西省長(zhǎng)治市長(zhǎng)子縣霍爾辛赫煤業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)科副科長(zhǎng)。