深部下采上掘蹬空巷道支護(hù)設(shè)計(jì)思路分析

詹同成

淮滬煤電公司丁集煤礦修護(hù)區(qū)

引 言

1282（3）綜采面為丁集礦西二采區(qū)-826m水平13槽首采工作面，該面位于東部13-1煤層采區(qū)大巷以西，ZF-5斷層以東，SF21斷層以北，工作面下方的11-2煤的1422（1）工作面已回采完畢，1412（1）運(yùn)順、軌順及切眼已于2010年8月21日貫通。1282（3）工作面標(biāo)高-790m～820m，地面標(biāo)高+21.9m～+23.6m，總體為西高東低，煤層中部平緩，西部至東部煤層傾角變大，整體煤巖層傾角0～6°,平均3°。運(yùn)輸順槽設(shè)計(jì)工程量為1965m，軌道順槽設(shè)計(jì)工程量為1971m，切眼設(shè)計(jì)工程量184.8m。由于該面下部為1422（1）采空區(qū)，而該面運(yùn)輸順槽內(nèi)錯1422（1）采空區(qū)15m布置，軌道順槽內(nèi)錯1422（1）采空區(qū)40m布置，因此1282（3）綜采面兩巷實(shí)際上屬于蹬空面巷道[1~4]，其采掘工程平面圖如圖1所示，而對于該類巷道必須加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)體的整體支護(hù)作用，加強(qiáng)頂板支護(hù)。

圖1 1282（3）采掘工程平面圖

1 支護(hù)設(shè)計(jì)思路

根據(jù)丁集礦13槽煤層的賦存條件，結(jié)合蹬空巷道圍巖的變形特點(diǎn)，1282（3）綜采面蹬空巷道優(yōu)先采用錨索網(wǎng)支護(hù)?？紤]到巷道施工進(jìn)度需要，1282（3）兩巷錨索網(wǎng)支護(hù)設(shè)計(jì)分兩步實(shí)施，即掘進(jìn)期間的初始支護(hù)設(shè)計(jì)和動壓影響期間的加固參數(shù)設(shè)計(jì)。

支護(hù)設(shè)計(jì)的思路有以下六點(diǎn)：

1）采用高強(qiáng)錨桿支護(hù)系統(tǒng)，并選擇合理的錨固形式

蹬空巷道掘巷前，不僅巷道原巖應(yīng)力平衡被破壞，而且掘巷后隨著圍巖的沉降，在巷道圍巖周圍形成了較大的破碎區(qū)，因此必須要根據(jù)錨桿支護(hù)圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論，采用高強(qiáng)錨桿、錨網(wǎng)梁組合支護(hù)以及錨桿索耦合支護(hù)，形成群錨效應(yīng)維持巷道圍巖、特別是頂板圍巖的穩(wěn)定性。

2）合理設(shè)置錨索，與錨桿協(xié)同作用控制巷道圍巖變形

在深井蹬空條件下，錨索支護(hù)能起到主動懸吊作用，且由于錨索較長，懸吊作用的深度較深，能孔圍巖的大變形，但如此一來，如何實(shí)現(xiàn)錨桿的主動支護(hù)成為，實(shí)現(xiàn)兩者協(xié)調(diào)。應(yīng)將錨索預(yù)緊力的設(shè)計(jì)與錨桿的受力相適應(yīng)，在實(shí)踐過程中，由于錨桿的預(yù)緊力在20～40kN，因此設(shè)計(jì)錨索的預(yù)緊力在100～120kN，才能形成同步承載。

3）在動壓影響區(qū)段實(shí)施主動讓壓支護(hù)

由于錨索延伸率小，不能適應(yīng)巷道大變形，其關(guān)鍵問題就是錨索的延伸率問題。為了提高錨索適應(yīng)圍巖大變形的需要，在錨索外錨段鋼托板上放置讓壓木墊板，可使錨索具有很好的抗頂板沖擊載荷的作用和提高錨索適應(yīng)圍巖變形的能力。對于16#槽鋼，可在槽鋼和槽鋼托板之間加裝一塊250×120×50木托板；對于單體錨索，可在點(diǎn)錨索兩塊鋼托板之間加裝一塊讓壓木托板，木托板規(guī)格為200×200×50mm（圖2）。

4）采用科學(xué)的設(shè)計(jì)方法，以確定合理有效的錨桿支護(hù)參數(shù)

在煤巷錨桿支護(hù)中應(yīng)用快速發(fā)展的電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，進(jìn)行數(shù)值模擬，可模擬不同的影響因素，分析不同因素對圍巖穩(wěn)定性的影響程度及敏感性，開展方案選優(yōu)，這是基于數(shù)值模擬的支護(hù)設(shè)計(jì)方法，與實(shí)際的初期工程信息反饋相結(jié)合，可以獲得理想的結(jié)果?？紤]到二次加固時，巷道圍巖已發(fā)生變形，因次二次加固錨索長度應(yīng)大于初期支護(hù)錨索長度。

5）關(guān)鍵部位點(diǎn)柱或木垛加強(qiáng)

在巷道頂板破碎或下沉較大處架設(shè)木點(diǎn)柱或木垛，可以使大跨度巷道增加一個中間的支撐點(diǎn)，起到明顯的承載梁減跨效應(yīng)，同時對頂板的離層垮冒起到直觀外顯和早期的預(yù)警作用。

圖2 槽鋼組合錨索、單體錨索木托板讓壓結(jié)構(gòu)示意圖

6）完善錨桿施工和監(jiān)測技術(shù)

錨桿支護(hù)是一項(xiàng)隱蔽性很強(qiáng)的工程技術(shù)，監(jiān)測技術(shù)十分重要，通過對巷道表面位移測量、頂板離層、錨桿錨索錨固力及工作載荷監(jiān)測，不僅可以判斷圍巖的控制效果，而且根據(jù)監(jiān)測圍巖變形的發(fā)展情況可以及時調(diào)整支護(hù)參數(shù)。

2 結(jié) 語

深部蹬空下采上掘回采巷道的支護(hù)設(shè)計(jì)思路為后續(xù)的支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)依據(jù)，也為類似條件下巷道支護(hù)設(shè)計(jì)思路的分析提供了可靠參考。

[1]馬菁花，華心祝，楊科，賀超峰. 復(fù)雜條件下上提蹬空工作面礦壓顯現(xiàn)特征研究[J]. 安徽理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,01：53-58.

[2]周騰飛. 蹬空條件下巷道錨桿錨索聯(lián)合支護(hù)的應(yīng)用[J]. 煤,2009,04：25-26+34.

[3]馮國瑞，閆永敢，楊雙鎖，張百勝，翟英達(dá)，康立勛. 長壁開采上覆巖層損傷范圍及上行開采的層間距分析[J]. 煤炭學(xué)報(bào),2009,08：1032-1036.

[4]韓彪，周衛(wèi)星. 325綜采工作面蹬空回采技術(shù)[J]. 煤礦現(xiàn)代化,2006,01：22.