強(qiáng)動(dòng)壓影響下運(yùn)輸巷圍巖控制技術(shù)研究

(河南理工大學(xué) 河南 焦作 454000)

一、地質(zhì)概況

潞安環(huán)能股份有限公司五陽(yáng)煤礦位于山西省襄垣縣境內(nèi)，是一座大型礦井，礦井開(kāi)采對(duì)象主要為山西組中下部3#煤層，煤層賦存穩(wěn)定，煤巖類(lèi)型以亮煤為主，暗煤次之，煤質(zhì)為貧廋煤。現(xiàn)在正在準(zhǔn)備的7609工作面位于+600水平76采區(qū)，7609運(yùn)輸巷全長(zhǎng)為1355m，工作面標(biāo)高為348.7～407.2m。其北部為7609回風(fēng)巷，南部為7607工作面，西部為76南部放水巷，東部為76架空人車(chē)巷，7609運(yùn)輸巷為矩形斷面，寬5.5m，高3.5m。巷煤層傾角-2～6°，平均2°巷道斷面為矩形，寬5.3m，高約3.5m[1]。

二、支護(hù)方式與支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

巷道頂板為7根錨桿，間距800mm；兩幫各4根錨桿，間距為1000mm，錨桿排距參照間距確定為900mm。其具體支護(hù)參數(shù)為：

頂板錨桿：使用左旋無(wú)縱筋螺紋鋼高強(qiáng)錨桿，規(guī)格為?22×2400mm，配150mm×150mm×12mm高強(qiáng)拱形托盤(pán)和高強(qiáng)螺母，并配有調(diào)心球墊和尼龍墊圈，托板拱形高度不低于36mm，承載能力不低于255kN。加長(zhǎng)樹(shù)脂錨固，鉆孔直徑為小于30mm，藥卷規(guī)格為K2335一支，Z2360兩支，頂板配以雙鋼筋梯子梁和金屬網(wǎng)作為輔助支護(hù)，梯子梁采用?16的鋼筋，長(zhǎng)5300mm，寬120mm；金屬網(wǎng)采用8#鉛絲編制的經(jīng)緯網(wǎng)或者菱形網(wǎng)，頂板金屬網(wǎng)規(guī)格為5500mm×1000mm，網(wǎng)孔為50mm×50mm，相鄰網(wǎng)搭接100mm，鐵絲鈕扣聯(lián)結(jié)。錨桿全部垂直頂板布置，錨桿預(yù)緊力矩不小于500N·m，但不能大于600N·m。

頂板錨索：采用1×19股高強(qiáng)度低松弛鋼絞線制作，延伸率大于5%，直徑22mm，長(zhǎng)7300mm，有效長(zhǎng)度7000mm左右，每排三個(gè)錨索，間距1600mm，排距1800mm，錨索必須緊跟迎頭施工。錨索采用一支K2335和兩支Z2360樹(shù)脂錨固劑錨固，理論錨固長(zhǎng)度約為1.97m，在錨索錨固端1.9m處施加擋圈。錨索托盤(pán)采用300mm×300mm×16mm的高強(qiáng)球型托盤(pán)，托盤(pán)高度不小于60mm，托盤(pán)中心孔徑比鋼絞線公稱直徑大2～4mm，錨索必須配有調(diào)心球墊，錨索預(yù)緊力應(yīng)≥250kN，外露長(zhǎng)度為200～300mm。

兩幫錨桿：使用左旋無(wú)縱筋螺紋鋼高強(qiáng)錨桿，規(guī)格為?22×2400mm，配150mm×150mm×12mm高強(qiáng)拱形托盤(pán)和高強(qiáng)螺母，并配有調(diào)心球墊和尼龍墊圈，托板拱形高度不低于36mm，承載能力不低于255kN。加長(zhǎng)樹(shù)脂錨固，鉆孔直徑為不大于30mm，藥卷規(guī)格為K2335和Z2360各一卷，頂板配以雙鋼筋梯子梁和金屬網(wǎng)作為輔助支護(hù)，梯子梁采用?16的鋼筋自行制作，長(zhǎng)度為3500mm；金屬網(wǎng)采用8#鉛絲編制的經(jīng)緯網(wǎng)或者菱形網(wǎng)，金屬網(wǎng)規(guī)格為3500mm×1000mm，網(wǎng)孔為50mm×50mm，相鄰網(wǎng)搭接約100mm，鐵絲鈕扣聯(lián)結(jié)。兩幫的最上一根錨桿均上斜10°布置[2]，錨桿端部會(huì)部分錨固在頂板內(nèi)；兩幫的最下一根錨桿均下斜10°布置，錨桿端部會(huì)部分錨固在巷道底板內(nèi)；錨桿預(yù)緊力矩不小于500N·m，但不能大于600N·m。

幫錨索：靠近回采工作面一側(cè)不設(shè)置錨索，另一側(cè)設(shè)置錨索，錨索材料與頂板完全相同，采用1×19股高強(qiáng)度低松弛鋼絞線制作，延伸率大于5%，直徑22mm，長(zhǎng)5300mm，有效長(zhǎng)度5000mm左右，每排兩根錨索，間距1500mm，排距1800mm，上部錨索距頂板750mm，向上傾斜10°布置；下部錨索距底板1250mm，向下傾斜10°布置；錨索必須緊跟迎頭施工。錨索采用一支K2335和兩支Z2360樹(shù)脂錨固劑錨固，理論錨固長(zhǎng)度約為1.97m，在錨索錨固端1.9m處施加擋圈[3]。錨索托盤(pán)采用300mm×300mm×16mm的高強(qiáng)球型托盤(pán)，托盤(pán)高度不小于60mm，托盤(pán)中心孔徑比鋼絞線公稱直徑大2～4mm，錨索必須配有調(diào)心球墊，錨索預(yù)緊力應(yīng)≥250kN，外露長(zhǎng)度為200～300mm。其具體支護(hù)如圖1：

圖1 錨桿錨索布置圖

三、現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性實(shí)驗(yàn)：

巷道圍巖變形移近量及受力情況是確認(rèn)圍巖的穩(wěn)定性、判斷支護(hù)效果、指導(dǎo)施工順序、預(yù)防拱頂崩塌、保證施工質(zhì)量和安全的最基本資料。巷道周邊移近量是巷道圍巖應(yīng)力狀態(tài)變化和圍巖發(fā)生流變變形最直接的反映，通過(guò)監(jiān)測(cè)各施工階段圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化，把握施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)所處的安全狀態(tài)，判斷圍巖的穩(wěn)定性、支護(hù)的可靠性、確保施工安全及結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性[4]。

現(xiàn)場(chǎng)頂板離層觀測(cè)情況表明錨固區(qū)內(nèi)、外的頂板巖層均沒(méi)有出現(xiàn)明顯的離層現(xiàn)象錨固內(nèi)巖層和錨固外巖層在一定時(shí)間內(nèi)能夠趨于穩(wěn)定各測(cè)點(diǎn)的錨固區(qū)內(nèi)的頂板離層值均小于工類(lèi)圍巖的頂板離層臨界值。這說(shuō)明全長(zhǎng)錨固以及錨索補(bǔ)強(qiáng)的作用明顯。頂板支護(hù)形式與參數(shù)基本合理,有效地控制了頂板的變形,保持了頂板巖層的整體性,支護(hù)效果較好。

[1]蔡美峰,何滿潮,劉東燕.巖石力學(xué)與工程[M].北京:科學(xué)出版社,2002

[2]錢(qián)鳴高,繆協(xié)興.采場(chǎng)上覆巖層的結(jié)構(gòu)形態(tài)及受力分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),1995,14(2):97～105

[3]錢(qián)鳴高,石平五,許家林.礦山壓力與巖層控制[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2010

[4]J.P.皮凱.厚煤層放頂煤開(kāi)采的礦山壓力研究.北京:巖層控制與綜采礦壓譯文集,1985