深部高應(yīng)力軟巖變電所鏤空試驗(yàn)研究

彭東升，黎 劍，楊海萍

（豐城礦務(wù)局 曲江公司，江西 豐城 331136）

1 概述

曲江公司屬國(guó)有有限責(zé)任公司，2003年4月28日建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.9 Mt／a，服務(wù)年限54.8 年，2006年核定生產(chǎn)能力為0.81Mt／a。開采煤層為B4煤層，偽頂為炭質(zhì)泥巖，巖性松軟，極易垮落，厚度0.1～0.4 m左右；直接頂為深灰色粉砂巖，夾薄層狀細(xì)砂巖條帶及煤線，厚度為3.5～13m，一般為7～8m。裂隙普遍發(fā)育，下部含炭質(zhì)泥巖；老頂為灰白色石英細(xì)砂巖，普氏硬度系數(shù)為5～8，內(nèi)摩擦角為81°～87°，厚度3～5m。按照地質(zhì)條件分類，確定煤層頂板為Ⅱ類。偽底為深灰色泥巖或粘土巖，遇水膨脹，厚度為2～0.4m；直接底上部為淺灰色泥質(zhì)粉砂巖，厚約5m 左右，遇水膨脹。礦井屬深部開采，主要大巷、硐室及巖巷上下山均布置在距B4煤層13 m 以下，巷道埋藏深，地壓大，同時(shí)受到采動(dòng)影響，穩(wěn)定性差，破壞嚴(yán)重，導(dǎo)致巷道返修率高，一直是該礦深部巷道亟待解決的問題，在分析現(xiàn)有支護(hù)形式的基礎(chǔ)上，進(jìn)行巷道底板鏤空支護(hù)試驗(yàn)。

2 鏤空支護(hù)試驗(yàn)

試驗(yàn)巷道定在東三變電所，該巷布置在煤層底板巖層中，東、南、西、北均為東三采區(qū)未開采區(qū)，主要用途為開辟新采區(qū)供電，巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為64m，服務(wù)年限10年以上。

巷道從-850m 東大巷向南開工，掘進(jìn)為全巖，巖性為灰黑色薄～中厚層狀粉砂巖，夾薄層狀泥巖及細(xì)砂巖條帶，含少量菱鐵礦結(jié)核，產(chǎn)植物根莖化石，節(jié)理發(fā)育，鈣泥質(zhì)膠結(jié)，硬度中等偏低。

圖1 -850 m 東大巷延伸平面

本巷道地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，該巷離B4煤層巖柱為40～30 m 左右，巖柱主要為粉砂巖，平面布置見圖1。巷道頂、幫采用錨、網(wǎng)、梁、錨索槽鋼、架U36棚、噴漿、注漿聯(lián)合支護(hù)，巷道底板進(jìn)行鏤空，鏤空后兩幫分兩種支護(hù)方式，上部為澆筑砼支護(hù)，下部為錨噴支護(hù)，圖2為東三采區(qū)變電所鏤空設(shè)計(jì)圖。

圖2 東三采區(qū)變電所用U36型4.539m×3.7m 斷面施工設(shè)計(jì)

3 鏤空支護(hù)試驗(yàn)分析

東三變電所鏤空試驗(yàn)，錨、網(wǎng)、梁、錨索槽鋼、架棚、噴漿、注漿聯(lián)合支護(hù)對(duì)巷道頂、幫圍巖進(jìn)行強(qiáng)化支護(hù)，鏤空讓高應(yīng)力的巷道圍巖有一定的卸壓空間，鏤空底板向上鼓到一定量時(shí)及時(shí)抄底，從而使巷道支護(hù)不易破壞，增大巷道維修周期，解決了曲江公司巷道支護(hù)困難的問題，將為曲江公司節(jié)省大量的人力和物力，減少礦井噸煤成本。它具有科學(xué)性、實(shí)用性和可操作性，尤其是礦井深部開采時(shí)，該鏤空試驗(yàn)開創(chuàng)了新型的巷道支護(hù)理念。

4 鏤空支護(hù)試驗(yàn)結(jié)果

東三變電所鏤空試驗(yàn)于2013 年6 月底完工，根據(jù)近半年來的觀測(cè)，巷道變形較小，鏤空底板僅抄底1次。使巷道巷修周期加大了，由原來的3 個(gè)月變成了6 個(gè)月以上，為曲江公司節(jié)省了大量的人力和物力，減少了礦井噸煤成本。