靈北煤礦巷道掘進支護技術研究

賈政華

（山西焦煤西山煤電有限公司，山西 太原 030024）

1 概況

靈北煤礦位于呼倫貝爾扎賚諾爾西翼的西南部，近年來，隨著礦井開采范圍向西延伸，開采煤層的變厚，礦井四盤區采用大采高回采工藝，巷道斷面尺寸也相應增大，第一、第二回風大巷和膠帶機大巷都采用的是沿底掘留頂煤的掘進方式，巷道不同程度地出現了頂板破碎、巷道表面位移變形量大、巷修工程量大等問題。通過重新設計研究，膠輪車大巷改用見頂見底掘進并采用高預緊力加強支護的方式。

四盤區主采3#煤層，平均厚度是5.6m，傾角為2～10°，平均為6°。

頂底板巖性及強度測試結果如表1所示。

2 膠輪車大巷支護設計

膠輪車大巷設計矩形斷面，掘進斷面寬5800mm，高5600mm，面積32.48m2；凈斷面寬5500mm，高5150mm，面積28.325m2。

支護方案：

（1）頂板支護

22#左旋無縱筋螺紋鋼筋錨桿，長度2400mm，每排6根錨桿，錨桿排距1000mm，間距1000mm。錨索2-1-2布置，排距1m，采用5300mm高強度低松弛預緊力鋼絞線。網片規格：采用Ф6.5mm的鋼筋網。

表1 頂底板巖性及強度測試結果

（2）巷幫支護

22#左旋無縱筋螺紋鋼筋錨桿，長度2400mm，錨桿排距1000mm，間距1000mm。錨索3-2-3布置，排距1m，采用5300mm高強度低松弛預緊力鋼絞線。網片規格：采用Ф6.5mm鋼筋網。

支護設計布置如圖1所示。

圖1 支護設計布置圖

3 礦壓監測

3.1 錨桿、錨索受力分析

通過巷道錨桿、錨索受力分析能夠對錨桿、錨索支護的工作情況有所掌握。錨桿、錨索測力計綜合測站布置在膠輪車大巷1000m附近，錨桿、錨索的受力變化如圖2、圖3所示。

由圖2、3分析可知：

（1）頂板錨桿在巷道掘進期間的受力變化比較明顯，受力基本是增大的，表明錨桿在控制巷道頂板的穩定性方面發揮了應有的支護作用。

（2）錨索受力和施工時施加的預緊力大致是相等的，說明錨索施加高預緊力能使巷道頂板的穩定性得到一定的維護，起到主動及時支護的作用。

（3）巷幫一幫頂角錨桿受力變化是先減小，后增大，再減小，而另一面正好相反，是先增大，后減小，再增大，說明巷幫頂角錨桿的受力變化是復雜的。

圖2 頂板錨桿受力圖

圖3 頂板錨索受力圖

3.2 巷道表面位移變化分析

（1）膠輪車大巷沿底掘和見頂見底掘支護效果對比

在膠輪車大巷見頂見底掘進段設3個測點，分別為1#、2#和3#，在膠輪車大巷沿底掘留頂煤段設2個測點，分別為4#和5#，其寬度變化對比如圖4所示。

圖4 膠輪車大巷寬度變化對比圖

由上圖分析可知：

① 在膠輪車大巷見頂見底掘進的1#測點寬度變化差為330mm，2#測點為365mm，3#測點為350mm；沿底掘的4#為1300mm，5#為1000mm。

② 由圖可以看出見頂見底掘進時巷幫最大位移量為365mm，而沿底掘進時巷幫最大位移量為1300mm，見頂見底掘進段巷幫位移量明顯小于沿底掘留頂煤時。

（2）膠輪車大巷與同期掘進和前期掘進的第一、第二回風大巷進行對比

膠輪車大巷布置3個測點1#、2#和3#，在第一、第二回風大巷與膠輪車同期掘進處布置了6#和7#測點，一回、二回前期掘進處布置8#和9#測點。寬度變化如圖5所示。

圖5 膠輪車大巷和一回、二回大巷位移變化對比

由上圖分析可知：

① 膠輪車大巷見頂見底掘進的1#測點寬度變化差為330mm，2#測點為365mm，3#測點為350mm；與膠輪車大巷同期掘進的第一回風大巷6#測點寬度變化差為810mm，第二回風大巷7#測點為1152mm；前期掘進的一回8#測點為874mm，二回9#測點為1112mm。

② 膠輪車大巷寬度最大變化量是365mm，而同期掘進的一回、二回分別為810mm和1152mm，一回、二回的變化量遠大于膠輪車大巷。

4 結論

通過礦壓監測數據分析，膠輪車大巷采用見頂見底掘進并采用高預緊力加強支護的方式后，能夠很好地控制巷道圍巖的變形量，保證礦井的安全高效生產，能夠對靈北煤礦以后的掘進支護提供技術支持和施工經驗，對其他類似條件的礦井巷道也有重要的參考意義。