金寶屯煤礦采區(qū)軟巖巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律與支護(hù)歷程

王曉明

摘? ? 要：本文分析了金寶屯煤礦采區(qū)巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，通過實(shí)踐總結(jié)了該礦軟巖支護(hù)歷程，為深部煤層軟巖巷道的支護(hù)提供了重要的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：深部煤層;軟巖巷道;支護(hù)技術(shù)探索

1? 引言

金寶屯煤礦位置內(nèi)蒙古科左后旗境內(nèi)，中央并列式立井開拓。-650m單一水平分帶式開采，地面絕對(duì)標(biāo)高132.5m，煤層開采深度800米左右，設(shè)計(jì)單翼開采年產(chǎn)量90萬噸/年，進(jìn)入煤系地層，圍巖為軟巖，礦壓明顯，采準(zhǔn)巷道支護(hù)困難。從2004年建礦投產(chǎn)到現(xiàn)在16中，本礦對(duì)多種支護(hù)形式進(jìn)行嘗試，取得實(shí)效，本人對(duì)金寶屯煤礦采區(qū)巷道礦壓進(jìn)行分析和支護(hù)實(shí)踐進(jìn)行總結(jié)，以便對(duì)軟巖支護(hù)有新的探索。

2? 工程地質(zhì)條件

煤層頂?shù)装鍘r石物理性質(zhì)。

老頂：粉砂巖，厚度在9m～10m，灰綠色，泥質(zhì)膠結(jié)。

直接頂：粉砂巖，厚度在1.3m～1.65m，灰色塊狀致密較軟。

偽頂：炭質(zhì)頁(yè)巖，厚度在0m～1.05m，灰色塊狀。

直接底：泥巖，厚度在20m～50m，灰黑色，層狀質(zhì)軟。

3? 礦井地壓

金寶屯煤礦礦山壓力特征，主要是采區(qū)工作面兩道壓力明顯，圍巖膨脹和糯變，工作面頂板下沉和冒高，煤壁的片幫和掉塊，底板的隆起，因此我們重點(diǎn)研究井巷地壓。

3.1? 自重應(yīng)力

煤層賦存深度距離地表近800m，上覆巖層以泥巖，泥質(zhì)砂巖為主，遇水易泥化，巖體具較大的糯變形能，這樣，巖體內(nèi)某一點(diǎn)的垂直正應(yīng)力和水平正應(yīng)力可以認(rèn)為相等，按下式計(jì)算

3.2? 構(gòu)造應(yīng)力

金寶屯煤層沉積盆地，在煤層沉積形成后，受構(gòu)造變動(dòng)影響，斷層向斜構(gòu)造以北東向?yàn)橹鳎瑢?shí)測(cè)地應(yīng)力較大，應(yīng)力平均值為38npw已現(xiàn)經(jīng)開采和正在開采，N301區(qū)、S102區(qū)存在斷層構(gòu)造，落差在2.7以上，裂隙密度約5條/kg，N105區(qū)接近煤盆地沉積中心，靠近兩南屯向斜構(gòu)造軸部，煤層直接頂板泥巖粉砂質(zhì)泥巖互層較厚，可達(dá)18m，加之兩側(cè)N102區(qū)和N106區(qū)已回采完畢，采空區(qū)尚未冒壓落實(shí)，按遼寧工程技術(shù)大學(xué)計(jì)算結(jié)果來看，不支護(hù)條件受塑半徑kp=19.948m，故而影響到N105區(qū)工作面上下兩道礦壓明顯增大，掘進(jìn)期間和回采階段兩道大量冒頂，冒頂長(zhǎng)度達(dá)4m之多，寬度5m以上。

3.3? 頂?shù)装鍘r石

我們對(duì)井巷冒落帶進(jìn)行觀測(cè)和計(jì)算

冒落帶。煤層采出后，由于頂板巖層的平衡狀態(tài)遭到破壞，從而導(dǎo)致頂板塌落形成冒落帶。金寶屯煤礦屬于傾斜煤層，冒落高度可按下式計(jì)算

金寶屯煤礦在N106區(qū)工作面送開切眼，采用錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)形式，曾經(jīng)先后三次出現(xiàn)大面積頂板下沉冒落事故，自巷道底板量至最大冒落點(diǎn)，可達(dá)14.7m高度，創(chuàng)出巷道高度3.6m，與計(jì)算結(jié)果相吻。

金寶屯煤礦頂板巖性為泥巖，單向抗壓強(qiáng)度σc=18Mpn

采用三節(jié)棚支護(hù)，頂板表現(xiàn)出塑性變形，雖然經(jīng)過多次拉底也無法達(dá)到圍巖穩(wěn)定巷道不變形，N102區(qū)回風(fēng)順槽頂?shù)滓平坑^測(cè)記錄如下：

4? 支護(hù)實(shí)踐

本礦在上級(jí)部門支持下，不斷地探索金寶屯煤礦軟巖支護(hù)形式，其演變大致可分四個(gè)階段。

第一階段初始階段。金寶屯煤礦于2003年三月進(jìn)入首采區(qū)的采區(qū)準(zhǔn)備，采用錨錨桿噴漿支護(hù)形式，施工10m后原錨噴支護(hù)巷道發(fā)生變形，噴體脫落，斷頂移近量達(dá)1m，隨后改為25U單層圓棚支護(hù)，滿鋪零星金屬網(wǎng)，掘進(jìn)支護(hù)20m后，2.5m圓棚頂梁發(fā)生扭曲變形，為加強(qiáng)支護(hù)增加支護(hù)密度，棚距改為1m三架，

第二階段，嘗試階段。巷道采用復(fù)合支護(hù)錨噴網(wǎng)+36U型鋼支架，本礦在N106區(qū)穿層皮帶道進(jìn)行錨網(wǎng)+36U型鋼聯(lián)合支護(hù)，錨桿支護(hù)參數(shù)：錨桿直徑φ22mm，材質(zhì)等強(qiáng)左螺紋鋼，長(zhǎng)度2.4m，間排距700mm×800mm，給棚36U型鋼圓棚一米3架，由于錨桿支護(hù)強(qiáng)度不夠，頂板離層下沉，單層鋼支護(hù)承載過大變形，后又翻給雙層圓棚。

第三階段，采用三節(jié)棚快速掘進(jìn)，再翻給雙圓棚，增加支護(hù)強(qiáng)度，由于翻給棚時(shí)頂板易冒落，易出現(xiàn)頂板事故，且勞動(dòng)強(qiáng)度大，支護(hù)效果還不理想

第四階段，錨索聯(lián)合支護(hù)，

中國(guó)礦大與我礦工程技術(shù)人員在我礦搞軟巖巷道聯(lián)合支護(hù)試驗(yàn)取得成功。

總結(jié)分析金寶屯煤礦軟巖回采巷道變形破壞特征以及發(fā)生強(qiáng)烈變形破壞的原因，從加固破碎巖體和提高支護(hù)阻力兩方面綜合研究入手，采用錨網(wǎng)噴架棚聯(lián)合支護(hù)，使 U型鋼棚和錨網(wǎng)噴支護(hù)分別在承載力和支護(hù)工藝上實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，形成一個(gè)高效而穩(wěn)定的圍巖承載體系。

錨桿支護(hù)參數(shù)

頂板和幫錨桿采用Φ22×2400mm的螺紋鋼錨桿，樹脂藥卷錨固，錨桿間排距800mm×800mm。底板采用水脹錨桿控制底鼓，水脹錨桿通過膨脹錨固，可以實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固，錨桿間排距為900mm×800mm。

錨索支護(hù)參數(shù)

頂板采用Φ17.8mm×7000mm的錨索加強(qiáng)支護(hù)，樹脂藥卷錨固，錨索間排距800mm×800mm。

U型鋼棚支護(hù)參數(shù)

采用雙層U40型鋼圓形棚，每節(jié)搭接長(zhǎng)度為 550 =mm，每搭接處上4套卡纜，棚子每米三架。

金寶屯煤礦通過支護(hù)改革，將單純U型鋼棚支護(hù)改為錨網(wǎng)噴架棚聯(lián)合支護(hù)，極大的改善了工人的作業(yè)環(huán)境，減小了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了工作人員，節(jié)約了支護(hù)成本，有利于安全生產(chǎn)，效果很顯著，并且為深部煤層軟巖巷道的支護(hù)提供了重要的借鑒意義。