近距離煤層群煤柱下巷道錨桿支護(hù)技術(shù)研究與實(shí)踐

摘要：本文在分析在近距離煤層群煤柱下和巷道變形機(jī)理和巷

道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的基礎(chǔ)上，依托于山西離柳焦煤集團(tuán)有限公司兌鎮(zhèn)煤礦31102工作面運(yùn)輸順槽實(shí)際情況，根據(jù)錨桿支護(hù)作用的機(jī)理，基于高預(yù)應(yīng)力、強(qiáng)力支護(hù)理論，強(qiáng)調(diào)錨桿預(yù)應(yīng)力及其擴(kuò)散的決定性作用，進(jìn)行巷道支護(hù)設(shè)計(jì)，通過(guò)礦壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析與信息反饋表明，采用高預(yù)應(yīng)力、強(qiáng)力錨桿支護(hù)系統(tǒng)，能夠有效控制巷道圍巖，特別是兩幫的強(qiáng)烈變形，并取得良好的支護(hù)效果。

關(guān)鍵詞：巷道支護(hù) 煤柱下 高預(yù)應(yīng)力 礦壓監(jiān)測(cè)

1 近距離煤層群煤柱下巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

近距下部煤層巷道布置形式?jīng)Q定著工作面在整個(gè)回采期間巷道支護(hù)的難易程度。目前近距離煤層群巷道布置根據(jù)下部煤層巷道和上覆煤層采空區(qū)之間的位置關(guān)系，主要有三種方式：內(nèi)錯(cuò)式、重疊式和外錯(cuò)式。與普通單一煤層開(kāi)采相比而言，采取不同的巷道布置方式都不可避免的要受到上覆煤層開(kāi)采礦山壓力的影響，但是不同巷道布置方式都有其自身的特點(diǎn)。

內(nèi)錯(cuò)式布置方式即為下部煤層回采巷道布置在上部煤層采空區(qū)下方的應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)，巷道壓力小，易于維護(hù)，缺點(diǎn)為煤柱大，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，回采率低；重疊巷道布置方式即為上下煤層回采巷道垂直布置，圍巖應(yīng)力處于內(nèi)錯(cuò)式和外錯(cuò)式之間。外錯(cuò)式布置方式是下部煤層回采巷道布置在上部煤層的煤柱下，其優(yōu)點(diǎn)是下部煤層煤柱尺寸減小，回采率高，煤炭損失量小。因此本文將探討如何在近距離煤層群巷道采取外錯(cuò)式這種困難條件下巷道支護(hù)的有效手段。

2 工程概況

兌鎮(zhèn)煤礦位于山西省孝義市兌鎮(zhèn)鎮(zhèn)，是山西離柳焦煤集團(tuán)有限公司下屬主力礦井，年產(chǎn)120萬(wàn)t/a。礦井埋深在250m左右，前期沒(méi)有進(jìn)行相關(guān)地應(yīng)力測(cè)試工作，需要在下一步的工作進(jìn)行進(jìn)一步補(bǔ)充。礦井目前主采三采區(qū)，31102工作面兩條巷道采用外錯(cuò)法進(jìn)行布置，工作面位于上部9#煤30902工作面的正下方。31102工作面運(yùn)輸巷布置在30902和30904工作面殘留煤柱正下方，而材料巷布置在30902工作面與一采區(qū)邊界殘留煤柱正下方。30904工作面和30902工作面間留設(shè)大約13m的凈煤柱，而30902工作面與相鄰采區(qū)邊界留大約25m凈煤柱。31102工作面兩巷在前期掘進(jìn)的過(guò)程采用普通錨桿支護(hù)并配合工字鋼棚聯(lián)合支護(hù)，但是始終沒(méi)有有效的控制頂板和兩幫的強(qiáng)烈變形，給生產(chǎn)造成很大的影響。

3 巷道設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則 ①一次支護(hù)原則。錨桿支護(hù)應(yīng)盡量一次支護(hù)就能有效控制圍巖變形。②高預(yù)應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散原則。一方面，要采取有效措施給錨桿施加較大的預(yù)應(yīng)力；另一方面，通過(guò)托板、鋼帶等構(gòu)件實(shí)現(xiàn)錨桿預(yù)應(yīng)力的擴(kuò)散，提高錨固體的整體剛度與完整性。③“三高一低”原則。在提高錨桿強(qiáng)度、剛度，保證支護(hù)系統(tǒng)可靠性的條件下，降低支護(hù)密度，減少單位面積上錨桿數(shù)量，提高掘進(jìn)速度。④臨界支護(hù)強(qiáng)度與剛度原則。錨桿支護(hù)系統(tǒng)存在臨界支護(hù)強(qiáng)度與剛度。⑤相互匹配原則。錨桿各構(gòu)件最大限度地發(fā)揮錨桿支護(hù)的整體支護(hù)作用。⑥可操作性原則。提供的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)具有可操作性。

3.2 設(shè)計(jì)方案 31102工作面運(yùn)輸巷斷面呈矩形，寬4.4m，高2.7m，斷面11.9m2。巷道采用樹(shù)脂加長(zhǎng)錨固錨桿錨索組合支護(hù)系統(tǒng)。

頂板支護(hù)：頂板采用5根長(zhǎng)度為2.2m的22#左旋無(wú)縱筋螺紋鋼，每根錨桿采用兩支錨固劑，一支規(guī)格為K2335，一支規(guī)格為M2360。采用W鋼帶護(hù)頂，鋼帶規(guī)格為厚度3mm，寬280mm，長(zhǎng)度3800mm。錨桿間排距為900×1000mm。錨桿預(yù)緊力矩要求大于300N·m。采用雙排布置，每?jī)膳牛?000mm）打2根錨索，2根錨索間距1400mm。錨索預(yù)緊力要求大于200kN。

兩幫支護(hù)：兩幫采用3根長(zhǎng)度為2.2m的22#左旋無(wú)縱筋螺紋鋼，采用一支M2360錨固劑。采用W鋼護(hù)板鋼護(hù)板厚度3mm，寬280mm，長(zhǎng)度400mm。錨桿間排距900×1000mm。桿預(yù)緊力矩要求大于300N·m。

4 礦壓監(jiān)測(cè)

巷道設(shè)計(jì)完成之后，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行井下施工，并進(jìn)行相應(yīng)的礦壓觀測(cè)，如圖1所示。

在巷道變形量可以看出，近距離煤層群煤柱下巷道變形以?xún)蓭妥冃螢橹鳎?jīng)觀測(cè)：最大兩幫變形量為201mm，而頂?shù)装遄畲笞冃瘟吭?24mm，這是由于煤柱支撐壓力以垂直應(yīng)力為主造成，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)兩幫支護(hù)。而煤礦生產(chǎn)大部分均強(qiáng)調(diào)巷道頂板的支護(hù)，忽略了兩幫的支護(hù)，這一點(diǎn)給煤礦生產(chǎn)管理有很大的啟示作用。

5 結(jié)論

①采用強(qiáng)力錨桿一次支護(hù)機(jī)理成功解決了兌鎮(zhèn)煤礦近距離煤層群、煤柱下巷道支護(hù)難題，節(jié)省了保護(hù)煤柱尺寸，提高了采出率，緩解了采掘緊張的局面。②礦壓監(jiān)測(cè)結(jié)果證明，高預(yù)緊力是發(fā)揮錨桿及時(shí)主動(dòng)支護(hù)效果的關(guān)鍵，必須在錨桿安裝結(jié)束后盡快的將預(yù)緊力施加到位。③加強(qiáng)巷道支護(hù)質(zhì)量監(jiān)管體系，保證錨桿錨索預(yù)緊力水平，確保巷道的安全、可靠。

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