東坡煤礦復(fù)合頂板動壓巷道支護技術(shù)研究

摘 要：東坡煤礦2103上順掘巷期間巷道動壓顯現(xiàn)強烈，底鼓、兩幫回彈量較大、復(fù)合頂板松散破碎嚴重，多處面臨巷道返修。因此，根據(jù)煤科總院提出了高預(yù)應(yīng)力強力一次支護理論提出了新的支護方案，并通過數(shù)值模擬軟件FLAC3D對巷道進行分析。實踐表明，新的支護方案對圍巖控制良好，達到安全生產(chǎn)的要求。

關(guān)鍵詞：動壓巷道；強力一次支護；數(shù)值模擬；

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-03-000248-02

一、概況

東坡煤礦位于銅川礦區(qū)東區(qū)，主采煤層為5-2煤層，厚度1.6～4.44m，平均2.85m。煤層屬復(fù)雜結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定煤層，傾角4～12°，一般含0.1～0.2m碳質(zhì)泥巖夾矸2層，最多達3層，其硬度F=1.5～2.0，設(shè)計產(chǎn)量為90萬t/a。動壓巷道為東二擴大區(qū)2103上順，直接頂由砂質(zhì)泥巖、5-1煤層和炭質(zhì)泥巖組成，厚度0～5.0m，厚度變化較大。基本頂為厚層狀的細-中粗粒砂巖，一般厚度8～12m，標志層為堅硬致密的K4砂巖。底板為堅硬致密的K3石英砂巖。原支護采用工字鋼支護，局部采用錨網(wǎng)、工字鋼復(fù)合支護形式，由于礦井采掘銜接較為緊張，掘巷時距離相鄰2105工作面回采結(jié)束不足8個月。受到2105工作面的回采影響，特別是老頂K4砂巖的側(cè)向懸頂影響，2103上順掘巷期間巷道動壓顯現(xiàn)強烈，底鼓、兩幫回彈量較大，復(fù)合頂板松散破碎嚴重，多處面臨巷道返修。鑒于以上情況，根據(jù)高預(yù)應(yīng)力強力一次支護理論，對于該動壓巷道提出新的支護方案并對支護效果進行分析，取得了較好的支護效果。

二、確定支護方案

多年的現(xiàn)場支護實踐表明，高預(yù)應(yīng)力強力一次支護理論在復(fù)合頂板動壓巷道等條件特別復(fù)雜的巷道支護中取得了較為理想的支護效果。本次支護設(shè)計以該支護理論為依據(jù)，設(shè)計了如圖1所示的支護方案。全斷面共布置13根φ22mm的

高強度無縱筋左旋螺紋鋼錨桿，錨桿材質(zhì)BHRB500，并選用W鋼帶配合菱形金屬網(wǎng)，其中，頂板錨桿長度2200mm，幫錨桿長度2400mm，預(yù)緊力矩為300N·m，排距為800mm。錨索采用φ21.8mm的預(yù)應(yīng)力鋼鉸線，頂板錨索長度8.3m，幫部4.3m，外露長度300mm，張拉力不小于120kN，排距為1.6m。

三、支護效果分析

（一）建立模型

模型尺寸為424m×200 m×115 m，模型底邊界采用固定邊約束，左、右邊界水平方向固定。5-2煤層厚度為2.5m，直接頂按砂質(zhì)泥巖考慮，厚度1.5m；其余頂板及底板巖性和厚度均按礦井綜合柱狀圖給定，相關(guān)物理力學(xué)參數(shù)按《東坡煤礦5-2煤層圍巖物理力學(xué)性質(zhì)測定報告》給定。模型按300m采深進行模擬，模擬的頂板厚度為90m，上面未模擬的頂板巖層厚度尚有210m，按等效載荷代替；煤層傾角按近水平考慮。模型如圖2所示。