厚煤頂大斷面開切眼支護(hù)技術(shù)改造實(shí)踐

張滿囤

(汾西礦業(yè)集團(tuán)賀西煤礦，山西 柳林 033300)

引 言

在我國煤礦開采實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的過程中，厚煤層開采的重要性不言而喻，目前厚煤層的產(chǎn)量、儲量在全國煤炭的產(chǎn)、儲量中所占的百分比高達(dá)40%～50%[1-3]，占據(jù)了我國煤炭生產(chǎn)的半壁江山。而厚煤層開采，其采區(qū)巷道及回采巷道多布置在煤層中并沿煤層底板掘進(jìn)，這種掘進(jìn)方式有便于實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化掘進(jìn)、提高掘進(jìn)速度、減少掘進(jìn)成本、早出煤少出矸、利于工作面回采布置等優(yōu)勢，卻也存在巷道斷面大、圍巖松軟、裂隙發(fā)育、圍巖控制難度大、后期維護(hù)成本高等不利因素。針對某礦厚煤層大斷面開切眼的支護(hù)難點(diǎn)進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)針對于該特殊地質(zhì)生產(chǎn)條件的支護(hù)方案，并進(jìn)行支護(hù)工程實(shí)踐及礦壓觀測。

1 工程概況及支護(hù)分析

該礦22110工作面位于2水平南部采區(qū)，工作面煤層厚度平均6.88 m。22110工作面埋深煤層深度169 m～190 m，為該礦首個(gè)采用綜掘和錨桿支護(hù)的綜放工作面，開切眼端面凈寬6.5 m，凈高2.8 m，斷面18.2 m2。實(shí)測煤層頂?shù)装迩闆r：老頂為中細(xì)砂巖，厚度5 m～7 m，巖性為灰黃色砂巖含黑色條帶。直接頂為細(xì)砂巖，厚度5 m，巖性為灰白色細(xì)砂巖，局部變?yōu)樯百|(zhì)頁巖。直接底為砂質(zhì)泥巖，厚度2 m，巖性為黑色含植物化石，局部變?yōu)槟鄮r。老底為細(xì)砂巖，厚度5.5 m，巖性為灰色細(xì)砂巖。

依據(jù)該礦采掘設(shè)計(jì)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，工作面區(qū)段平巷、開切眼等均沿厚煤層的底板布置，這就造成礦山壓力顯現(xiàn)最顯著的區(qū)段平巷及開切眼頂?shù)装寰鶠槊后w，實(shí)體煤圍巖較巖石軟弱，裂隙發(fā)育，對支護(hù)的要求更高。該礦傳統(tǒng)上應(yīng)用木棚支護(hù)或工字鋼梁架棚支護(hù)對區(qū)段平巷圍巖進(jìn)行控制，這種支護(hù)方式仍是沿用上世紀(jì)的支護(hù)傳統(tǒng)，在掘進(jìn)效率、支護(hù)強(qiáng)度、支護(hù)效率、工人作業(yè)環(huán)境等方面已無法適應(yīng)現(xiàn)代化礦井高產(chǎn)高效的需要。這類巷道圍巖若為較堅(jiān)硬的煤體，采用工字鋼棚梯形支架支護(hù)尚能維持巷道斷面；若受動壓影響大或者為松散、破碎的煤體時(shí)，圍巖離層量大，即使采用礦用工字鋼棚梯形支架，巷道維護(hù)也會變得極其困難。但從現(xiàn)場調(diào)研情況看，其局部巷道圍巖變形嚴(yán)重，頂板下沉量過大，工字鋼支護(hù)變形，巷幫鼓幫，支護(hù)失效。因此，必須對本礦的支護(hù)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和提高，使其適應(yīng)高產(chǎn)高效礦井發(fā)展需要，同時(shí)提高煤礦的經(jīng)濟(jì)效益和巷道支護(hù)的安全狀況。

2 巷道支護(hù)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)本礦原有巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方案及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在巷道支護(hù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研、文獻(xiàn)參考、理論分析的結(jié)果[4-6]，針對開切眼的圍巖變形特點(diǎn)，設(shè)計(jì)支護(hù)方案如下。

1) 頂板錨桿參數(shù)如下：使用18#左旋無縱筋高強(qiáng)螺紋鋼錨桿，長2 400 mm，直徑18 mm，每排8根錨桿，每根使用Z2360、K2335樹脂錨固劑各一根加長錨固，錨固力不小于80 kN/根。兩側(cè)錨桿與垂直方向夾角10度斜向上打設(shè)。

2) 頂板錨索參數(shù)如下：使用小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索，錨索長6 300 mm，直徑15 mm，每排一根，排距1.2 m，交叉打設(shè)，每根使用一支K2335和兩支Z2360樹脂錨固劑，加強(qiáng)錨固性能檢測，當(dāng)煤層厚度增大時(shí)加長錨索長度，確保支護(hù)達(dá)標(biāo)。

圖1 開切眼支護(hù)方案設(shè)計(jì)圖(mm)

3)采空區(qū)側(cè)使用18#左旋無縱筋高強(qiáng)螺紋鋼錨桿、工作面煤壁側(cè)使用同規(guī)格玻璃鋼錨桿，長2 000 mm，直徑18 mm，左、右?guī)兔颗?根錨桿，間排距為800 mm×800 mm，每根使用Z2360樹脂錨固劑錨固。兩幫上下兩根錨桿與水平方向夾角10°斜向打設(shè)。開切眼支護(hù)方案，如圖1所示。

3 工程實(shí)踐及礦壓觀測

采用新型支護(hù)方案后，本礦在22110工作面開切眼進(jìn)行了工程實(shí)踐，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案及支護(hù)參數(shù)對開切眼頂、幫進(jìn)行支護(hù)，并加強(qiáng)現(xiàn)場檢查及檢測，確保支護(hù)質(zhì)量。同時(shí)，由技術(shù)人員在現(xiàn)場布置測點(diǎn)對巷道的圍巖變形量等進(jìn)行觀測。觀測結(jié)果顯示，在45 d的觀測期內(nèi)，巷道頂?shù)装逡平糠秶鸀?0 mm～50 mm，兩幫移近量為30 mm～80 mm，圍巖變形量控制效果較好。同時(shí)通過安設(shè)的頂板離層儀觀測可知，巷道頂板離層基本沒有發(fā)生，離層值控制在3 mm以內(nèi)。現(xiàn)場工程實(shí)踐及礦壓觀測顯示，本支護(hù)方案對開切眼圍巖控制效果良好，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益明顯。

4 結(jié)語

從現(xiàn)場工程實(shí)踐情況及后期礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)分析可以得出：本支護(hù)方案對開切眼圍巖控制效果良好，巷道頂?shù)装逡平糠秶鸀?0 mm～50 mm，兩幫移近量為30 mm～80 mm，層值控制在3 mm以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了厚頂煤大斷面開切眼的有效支護(hù)。對原有支護(hù)方案的改造取得了成功，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著。