錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)在復(fù)合頂板巷道施工中的實(shí)踐

【中圖分類號】TD355 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【文章編號】1673-8209(2009)6-0206-01

【摘要】皖北煤電集團(tuán)劉橋一礦在施工Ⅱ467機(jī)巷進(jìn)行了錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)，取得了良好的支護(hù)效果。

【關(guān)鍵詞】復(fù)合頂板;錨網(wǎng);錨索;支護(hù)

復(fù)合頂板巷道在全國各地的煤田中普遍存在，因受動壓和地壓影響大小不同其損壞程度也不一樣。皖北煤電集團(tuán)劉橋一礦在施工Ⅱ467機(jī)巷時(shí)為減少出現(xiàn)嚴(yán)重的頂幫收縮和底鼓，給生產(chǎn)運(yùn)輸帶來大的難題，采用了新的支護(hù)技術(shù)并初步取得了成功。

1 基本情況

Ⅱ467工作面為Ⅱ46下山采區(qū)設(shè)計(jì)的第五個(gè)工作面，頂板:

偽頂:灰黑色泥巖或炭質(zhì)泥巖，易冒落，厚0.1～0.3m。

直接頂:以粉砂質(zhì)泥巖為主，局部為淺灰色粉細(xì)砂巖，致密、較硬，連續(xù)穩(wěn)定，中厚層狀，裂隙發(fā)育。主要成分為石英、長石，泥質(zhì)膠結(jié)，厚0～9.23m。其上為3煤，平均厚0.9m。

老頂:淺灰色細(xì)砂巖，堅(jiān)硬，裂隙發(fā)育，裂隙面不平整，有方解石脈或黃鐵礦充填，厚6.64～20.93m。

2 支護(hù)方案設(shè)計(jì)

針對以上情況，與集團(tuán)公司技術(shù)中心取得聯(lián)系，多方查找資料，進(jìn)行巷道類比，最后形成如下方案:①巷道斷面仍為直墻梯形;②采用錨、梁、網(wǎng)錨索封閉聯(lián)合支護(hù)方式。③安設(shè)頂、幫位移觀測站進(jìn)行圍巖離層觀測。

2.1 支護(hù)參數(shù)計(jì)算

2.1.1 永久支護(hù):巷道永久支護(hù)方式采用錨梁網(wǎng)加錨索聯(lián)合支護(hù)。

2.1.2 按懸吊理論計(jì)算錨桿參數(shù):

2.1.2.1 錨桿長度計(jì)算:L=KH+L1+L2

式中:L——錨桿長度，m;H——冒落拱高度，m;K——安全系數(shù)，取2;L1——錨桿錨入穩(wěn)定巖層的深度，一般取0.4m;L2——錨桿在巷道中的外露長度，一很取0.1m。

其中:H=B2f=4.42×4=0.55m

式中:B——巷道開掘?qū)挾?，?.4m;

f——巖石堅(jiān)固系數(shù)，砂巖取4。

則:L=2×0.55+0.4+0.1=1.6m

2.1.2.2 錨桿間距、排距計(jì)算:令錨桿間距、排距均為α，則

施工時(shí)取800mm。

通過以上計(jì)算，頂板錨桿選用直徑18mm，長度2200mm的左旋高強(qiáng)無縱筋螺紋錨桿，錨桿間、排距800mm。

2.2 按懸吊理論校核錨索排距:根據(jù)地質(zhì)資料分析，巷道跟四煤頂板施工，四煤層頂板無堅(jiān)硬巖層，為防止巷道頂巖層發(fā)生大面積整體垮落，用φ15.24mm的鋼絞線，錨索排距2.4m，用錨索將錨桿加固的“組合梁”整體懸吊于堅(jiān)硬巖層中，校核錨索間距，冒落方式按最嚴(yán)重的冒落高度考慮。此時(shí)靠巷道兩幫的角錨桿和錨索一起發(fā)揮懸吊作用，在忽略巖體粘結(jié)力和內(nèi)摩擦力的條件下，取垂直方向力的平衡，可用下式計(jì)算錨索間距。

L=nF2/[BHγ-(2F1sinθ)/L1]

式中:L——錨索排距，m;B——巷道最大冒落寬度，4.4m; H——巷道最大冒落高度，按最嚴(yán)重冒落高度取4.0m;γ——巖體容重，16.7KN/m3;L1——錨桿排距，0.8m; F1——錨桿錨固力，88.2KN;F2——錨索極限承載力，230KN; θ——角錨桿與巷道頂板的夾角，75°;n——錨索排數(shù)，取1;

根據(jù)以上計(jì)算錨索排距必須小于2.6m，所選錨索參數(shù)滿足設(shè)計(jì)需要。

錨索長度以錨入三煤頂板1.5m以上為準(zhǔn)，應(yīng)根據(jù)四煤頂板及三煤厚度及時(shí)調(diào)整。

3 注意事項(xiàng)

3.1 監(jiān)控、監(jiān)測:為了驗(yàn)證巷道支護(hù)設(shè)計(jì)是否合理，能否控制幫部位移和頂板離層，實(shí)施錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測閉環(huán)管理，以及根據(jù)頂板觀測結(jié)果及時(shí)改變支護(hù)參數(shù)，必須定時(shí)對巷道進(jìn)行礦壓監(jiān)測。

3.2 及時(shí)修改支護(hù)參數(shù):實(shí)行邊施工，邊觀測，及時(shí)對測量數(shù)據(jù)加以分析、判斷，通過對測量的結(jié)果分析及時(shí)改變施工設(shè)計(jì)。通過對錨桿進(jìn)行抗拔力試驗(yàn)和對巷道進(jìn)行表面位移觀測，有效的檢測錨桿質(zhì)量和巷道頂?shù)装遄兓闆r，不斷修改設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工，及時(shí)采取有效的支護(hù)方式，防止頂板事故的發(fā)生。

3.3 及時(shí)加固:頂板下沉量超過可控制范圍，及時(shí)架工字鋼棚進(jìn)行加固，防止冒頂事故的發(fā)生。

4 應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)、社會效益

截至目前，該巷道離層儀監(jiān)測結(jié)果表明，頂板下沉量平均50mm，均在可控制范圍內(nèi)，整體支護(hù)效果良好，完全達(dá)到了預(yù)期目的。

經(jīng)濟(jì)效益:此巷道如采用傳統(tǒng)的工字鋼棚支護(hù)，費(fèi)用2500元/m，節(jié)約支護(hù)成本1000元/m。為今后同類巷道的支護(hù)提供了可靠依據(jù)。

社會效益:由于省去了大量笨重的工字鋼支護(hù)材料，極大地降低了勞動強(qiáng)度，提高了單進(jìn)速度。因是主動支護(hù)，延長了巷道的使用周期，可刷可挑，二次修復(fù)的調(diào)空間大。

5 結(jié)語

皖北煤電集團(tuán)劉橋一礦煤礦隨著采深加大，復(fù)合頂板巖巷道以后會經(jīng)常遇到。本設(shè)計(jì)的應(yīng)用將對今后經(jīng)常效益和長遠(yuǎn)展產(chǎn)生較大的影響。為礦井的安全、快速掘進(jìn)和高效采煤提供可靠的解決方案，具有較好的應(yīng)用前景。該設(shè)計(jì)存在的不足是:圍巖極易垮落，形不成錨網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)時(shí)，仍需先用工字鋼棚初次支護(hù)，該部分的支護(hù)方案有待在以后的實(shí)際工作中逐步摸索解決。