論端氏煤礦3#煤層錨網索支護

李建軍

(山西晉城市沁和能源集團，山西 晉城048000)

1 端氏煤礦概述

端氏煤礦井田南北長2 km，東西寬3.95～5.45 km，面積9.4 km2。井田內主要可采煤層3、9、15 號，平均總厚10.91 m。可采含煤系數為7.39%。礦井設計開采3、9、15 號煤層。3 號煤層賦存于山西組下部，頂底板一般為泥巖、砂質泥巖、粉砂巖，煤層厚4.72～6.00 m，平均5.35 m。煤層結構簡單，含1 -2 層泥巖或炭質泥巖夾矸，局部含4 層夾矸，本層為全井田可采的穩定厚煤層，厚度變化小。9 號煤層厚0.67～1.35 m，平均0.97 m，變異系數Cr=0.18，屬穩定型大部分可采煤層。煤層結構簡單，局部夾1 層泥巖或炭質泥巖夾石，純煤厚0.67～1.35 m，平均0.91 m。

本井田位于沁水復式向斜軸部南端、晉-獲褶斷帶西部、沁水盆地南緣東西-北東向斷裂帶的北部，受區域構造的影響，井田內構造總體為一組寬緩的背向斜。3 號煤層地質及水文地質條件簡單，屬高瓦斯礦井，且煤與瓦斯突出。煤塵無爆炸危險性，屬不自燃或不易自燃煤層。采用綜合機械化開采，生產規模為1 200 kt/a。

2 設備及供電線路的設計

隨著生產規模的擴大和新煤層的勘探，根據新采區的實際情況，對其所需設備及供電線路等進行設計，本設計闡述了采區供電系統中各用電設備的選型及其計算過程，如變壓器、電纜、開關的選擇等，并對其進行整定和校驗，設計中比較詳細地敘述了礦用電纜及電氣設備的選定原則以及井下各種保護裝置的選擇和整定。

巷道支護技術是煤炭開采中的關鍵技術之一，錨固技術是煤礦巷道支護與加固中首選的技術途徑。錨固技術具有支護效果好、成本低等諸多特點，近幾年發展極為迅速。煤礦預應力錨索支護是錨桿支護技術的一種新工藝，除具有普通錨桿的各種特點外，其顯著的特點是錨固力強、錨固范圍大、可以施加較大的預緊力、施工簡便。目前在大斷面、高應力條件下維護煤礦巷道穩定性中發揮了重要作用。

3 錨索支護技術的應用

近年來，在工程應用的同時，錨索支護技術的理論研究、試驗和推廣工作得到了普遍重視。錨索加固技術由用于受二次動壓影響巷道的加固，發展到大斷面峒室、交叉點的支護與加固;由巖石巷道推廣到頂板為煤體的綜放工作面回采巷道、大斷面綜放工作面及大采高工作面切巷、極松散易自燃煤層的大采高工作面及綜放工作面回采巷道;以及損壞巷道的維護與加固。錨索支護的大范圍推廣應用，不僅提高了巷道的支護質量，改善了巷道頂板力學狀況，而且節約了大量的支護材料和維修費，解決了由于巷道支護強度低、變形大等嚴重制約回采工作面生產能力發揮的技術關鍵問題，創造了巨大的經濟效益。

盡管錨索支護在煤礦巷道支護與加固中得到應用和發展，并且已成為不可缺少的一種巷道支護方式。但目前錨索支護形式和參數的確定都是采用工程類比方法，沒有從理論上進行充分的研究和論證。特別是全錨索支護方式，已經在煤礦回采巷道支護與加固中得到應用，但其參數的確定沒有科學依據，甚至在支護密度很大的情況下，巷道變形仍難以控制。如果再加大支護密度，會增加支護費用，同時降低施工速度，影響到回采工作面的接替。亟待從理論上對全錨索支護進行分析、研究，對錨索長度、直徑、支護密度、兩幫錨桿錨索參數、采空區對巷道支護影響程度等從理論上進行分析，為現場支護參數的確定提供科學依據，找到一種既經濟又合理的錨索支護參數優化設計的技術途徑。它不僅可以進一步節省支護費用，提高礦區的經濟效益，更重要的是能夠使錨索支護技術建立在科學理論的基礎上，鞏固和發展錨索支護技術成果，優化支護參數，降低支護成本，提高支護效果。因此，深入研究錨索支護作用機理，提高錨索支護設計水平和巷道支護施工技術，是必要的。

4 巷道圍巖錨固機理

巷道圍巖錨固機理研究的基本內容是探討錨固組件與巷道圍巖間的力學機制及其相互作用關系，為巷道圍巖錨固與支護設計提供科學的理論依據。自從錨固技術問世以來，人們一直對錨固支護作用機理進行持續、廣泛、深入的研究。到目前為止，已提出多達十多種的錨固支護理論。這些支護理論對認識圍巖錨固機理和生產實踐起到了積極作用。我們通過對傳統錨固原理中的懸吊原理、組合梁原理、擠壓成拱原理、減跨原理、擴容穩定原理分析，結合我礦的實際情況，得出如下結論。

1)分析結果表明，回采巷道間20 m 凈寬煤柱的方案是合理的。

2)現研究的支護方案為基本方案，生產中可根據煤層及其頂板巖層組成的變化情況、地質構造變化情況，對支護參數進行適當的調整，以滿足生產實際要求。

3)采區內地質鉆孔資料不足，建議在巷道掘進過程中，適量補打一些探頂孔，詳細探明頂煤及其頂板巖層組成情況、地質條件變化情況，為巷道支護和3#煤層長壁工作面生產提供補充資料，以滿足安全生產要求。

建議對錨桿、錨索支護巷道進行全程礦壓觀測。通過實際礦壓觀測，對支護方案進行全面評價，為進一步優化支護參數和生產中取得更好的經濟效益和社會效益提供科學依據。

［1］ 陳炎光，陳士良.中國煤礦巷道圍巖控制［M］.北京:中國礦業出版社，1994.

［2］ 徐永坼.煤礦開采學［M］.北京:中國礦業出版社，1999.