泥質頂板巷道圍巖安全支護技術研究

(河南理工大學　河南　焦作　454000)

一、工程地質

某礦批采煤層為3-15#，生產規模為120萬t/a，其中3#煤層井田面積為7.5101km2，9、15#煤層井田面積為9.9936km2，全井田3、9、15#煤層最大井田面積為11.668 km2。平均含煤總厚6.36m。

煤層結構簡單—較簡單，一般含0-2層夾矸，夾矸厚度0.05-0.60m。煤層頂板巖性為泥巖，底板巖性為鋁質泥巖。

二、泥質頂板巷道錨桿支護設計原則

(一)一次支護原則

錨桿支護要避免二次或多次支護，應盡可能一次支護就能有效控制圍巖變形。這是實現礦井高效、安全生產的要求，為采礦服務的巷道和硐室等工程，需要保持長期穩定，不能經常維修。

(二)高預應力和預應力擴散原則

預應力是錨桿支護中的關鍵因素，是區別錨桿支護是被動支護還是主動支護的參數，只有高預應力的錨桿支護才是真正的主動支護，才能充分發揮錨桿支護的作用。

(三)“三高一低”原則

即高強度、高剛度、高可靠性與低支護密度原則。在提高錨桿強度(如加大錨桿直徑或提高桿體材料的強度)、剛度(提高錨桿預應力、全長錨固)，保證支護系統可靠性的條件下，降低支護密度，減少單位面積上錨桿數量，提高掘進速度。

(四)相互匹配原則

錨桿各構件，包括托板、螺母、鋼帶等的參數和力學性能應該相互匹配，錨桿與錨索的參數與力學性能應相互匹配，最大限度地發揮錨桿支護的整體支護作用。

(五)可操作性原則

錨桿支護設計方案應該有可操作性，有利于施工管理和掘進速度的提高。

(六)安全經濟原則

在保證巷道圍巖支護效果與安全程度，技術上可行、施工上可操作的條件前提下，盡量做到經濟合理，有利于降低巷道支護綜合成本。

三、泥質頂板巷道錨桿、錨索支護及噴漿參數

集中軌道巷毛寬5040m，毛高3720mm，泥質頂板巷道錨桿、錨索支護如圖1所示。巷道錨桿、錨索支護后進行表面噴漿支護，頂板和兩幫噴漿厚度均為150mm。泥質頂板巷道為5根錨桿，間距1150mm；兩幫各布置4根錨桿，錨桿之間間距為1000mm，排距為1200mm。具體支護參數為：

(一)頂板錨桿

(二)頂板錨索

(三)表面噴漿

設計方案中噴射混凝土強度是C20，噴射混凝土配比為：水泥∶砂子∶石子=1∶2∶2。剛開始噴時可適度減少石子摻量。水灰比為0.4～0.5。設計方案中噴漿厚度為150mm，一次噴射混凝土厚度為50～70mm，并要及時復噴，復噴間隔時間不得超過2個小時。否則應用高壓水重新沖洗受噴面。

圖1　泥質頂板巷道錨桿、錨索支護

四、支護效果監測分析

根據現場圍巖變形情況在巷道開口處設置兩處測點，每2天觀測一次；圖2是巷道圍巖變形觀測數據圖。

由圖2可看出，采用該支護方案之后，泥質頂板巷道變形約30天趨于穩定。頂板泥質巖厚地質環境不好的地段變形相對較大，持續60天左右趨于穩定，最終巷道兩幫最大變形量約為155mm，頂底板最大變形量約為60mm，目前泥質頂板巷道維護狀況良好。

圖2　巷道圍巖變形觀測數據

【參考文獻】

[1]孫景權.復合軟巖巷道聯合支護研究[J].科技創新與應用,2012,(8):36-37.

[2]趙樹華.巷道修復注漿加固技術的研究與應用[J].中國煤炭工業,2008,(10):41-42.