論端氏煤礦3#煤層錨網(wǎng)索支護(hù)

李建軍

(山西晉城市沁和能源集團(tuán)，山西 晉城048000)

1 端氏煤礦概述

端氏煤礦井田南北長(zhǎng)2 km，東西寬3.95～5.45 km，面積9.4 km2。井田內(nèi)主要可采煤層3、9、15 號(hào)，平均總厚10.91 m?？刹珊合禂?shù)為7.39%。礦井設(shè)計(jì)開(kāi)采3、9、15 號(hào)煤層。3 號(hào)煤層賦存于山西組下部，頂?shù)装逡话銥槟鄮r、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，煤層厚4.72～6.00 m，平均5.35 m。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，含1 -2 層泥巖或炭質(zhì)泥巖夾矸，局部含4 層夾矸，本層為全井田可采的穩(wěn)定厚煤層，厚度變化小。9 號(hào)煤層厚0.67～1.35 m，平均0.97 m，變異系數(shù)Cr=0.18，屬穩(wěn)定型大部分可采煤層。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，局部夾1 層泥巖或炭質(zhì)泥巖夾石，純煤厚0.67～1.35 m，平均0.91 m。

本井田位于沁水復(fù)式向斜軸部南端、晉-獲褶斷帶西部、沁水盆地南緣東西-北東向斷裂帶的北部，受區(qū)域構(gòu)造的影響，井田內(nèi)構(gòu)造總體為一組寬緩的背向斜。3 號(hào)煤層地質(zhì)及水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，屬高瓦斯礦井，且煤與瓦斯突出。煤塵無(wú)爆炸危險(xiǎn)性，屬不自燃或不易自燃煤層。采用綜合機(jī)械化開(kāi)采，生產(chǎn)規(guī)模為1 200 kt/a。

2 設(shè)備及供電線(xiàn)路的設(shè)計(jì)

隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和新煤層的勘探，根據(jù)新采區(qū)的實(shí)際情況，對(duì)其所需設(shè)備及供電線(xiàn)路等進(jìn)行設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)闡述了采區(qū)供電系統(tǒng)中各用電設(shè)備的選型及其計(jì)算過(guò)程，如變壓器、電纜、開(kāi)關(guān)的選擇等，并對(duì)其進(jìn)行整定和校驗(yàn)，設(shè)計(jì)中比較詳細(xì)地?cái)⑹隽说V用電纜及電氣設(shè)備的選定原則以及井下各種保護(hù)裝置的選擇和整定。

巷道支護(hù)技術(shù)是煤炭開(kāi)采中的關(guān)鍵技術(shù)之一，錨固技術(shù)是煤礦巷道支護(hù)與加固中首選的技術(shù)途徑。錨固技術(shù)具有支護(hù)效果好、成本低等諸多特點(diǎn)，近幾年發(fā)展極為迅速。煤礦預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)是錨桿支護(hù)技術(shù)的一種新工藝，除具有普通錨桿的各種特點(diǎn)外，其顯著的特點(diǎn)是錨固力強(qiáng)、錨固范圍大、可以施加較大的預(yù)緊力、施工簡(jiǎn)便。目前在大斷面、高應(yīng)力條件下維護(hù)煤礦巷道穩(wěn)定性中發(fā)揮了重要作用。

3 錨索支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

近年來(lái)，在工程應(yīng)用的同時(shí)，錨索支護(hù)技術(shù)的理論研究、試驗(yàn)和推廣工作得到了普遍重視。錨索加固技術(shù)由用于受二次動(dòng)壓影響巷道的加固，發(fā)展到大斷面峒室、交叉點(diǎn)的支護(hù)與加固;由巖石巷道推廣到頂板為煤體的綜放工作面回采巷道、大斷面綜放工作面及大采高工作面切巷、極松散易自燃煤層的大采高工作面及綜放工作面回采巷道;以及損壞巷道的維護(hù)與加固。錨索支護(hù)的大范圍推廣應(yīng)用，不僅提高了巷道的支護(hù)質(zhì)量，改善了巷道頂板力學(xué)狀況，而且節(jié)約了大量的支護(hù)材料和維修費(fèi)，解決了由于巷道支護(hù)強(qiáng)度低、變形大等嚴(yán)重制約回采工作面生產(chǎn)能力發(fā)揮的技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

盡管錨索支護(hù)在煤礦巷道支護(hù)與加固中得到應(yīng)用和發(fā)展，并且已成為不可缺少的一種巷道支護(hù)方式。但目前錨索支護(hù)形式和參數(shù)的確定都是采用工程類(lèi)比方法，沒(méi)有從理論上進(jìn)行充分的研究和論證。特別是全錨索支護(hù)方式，已經(jīng)在煤礦回采巷道支護(hù)與加固中得到應(yīng)用，但其參數(shù)的確定沒(méi)有科學(xué)依據(jù)，甚至在支護(hù)密度很大的情況下，巷道變形仍難以控制。如果再加大支護(hù)密度，會(huì)增加支護(hù)費(fèi)用，同時(shí)降低施工速度，影響到回采工作面的接替。亟待從理論上對(duì)全錨索支護(hù)進(jìn)行分析、研究，對(duì)錨索長(zhǎng)度、直徑、支護(hù)密度、兩幫錨桿錨索參數(shù)、采空區(qū)對(duì)巷道支護(hù)影響程度等從理論上進(jìn)行分析，為現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)參數(shù)的確定提供科學(xué)依據(jù)，找到一種既經(jīng)濟(jì)又合理的錨索支護(hù)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的技術(shù)途徑。它不僅可以進(jìn)一步節(jié)省支護(hù)費(fèi)用，提高礦區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是能夠使錨索支護(hù)技術(shù)建立在科學(xué)理論的基礎(chǔ)上，鞏固和發(fā)展錨索支護(hù)技術(shù)成果，優(yōu)化支護(hù)參數(shù)，降低支護(hù)成本，提高支護(hù)效果。因此，深入研究錨索支護(hù)作用機(jī)理，提高錨索支護(hù)設(shè)計(jì)水平和巷道支護(hù)施工技術(shù)，是必要的。

4 巷道圍巖錨固機(jī)理

巷道圍巖錨固機(jī)理研究的基本內(nèi)容是探討錨固組件與巷道圍巖間的力學(xué)機(jī)制及其相互作用關(guān)系，為巷道圍巖錨固與支護(hù)設(shè)計(jì)提供科學(xué)的理論依據(jù)。自從錨固技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，人們一直對(duì)錨固支護(hù)作用機(jī)理進(jìn)行持續(xù)、廣泛、深入的研究。到目前為止，已提出多達(dá)十多種的錨固支護(hù)理論。這些支護(hù)理論對(duì)認(rèn)識(shí)圍巖錨固機(jī)理和生產(chǎn)實(shí)踐起到了積極作用。我們通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)錨固原理中的懸吊原理、組合梁原理、擠壓成拱原理、減跨原理、擴(kuò)容穩(wěn)定原理分析，結(jié)合我礦的實(shí)際情況，得出如下結(jié)論。

1)分析結(jié)果表明，回采巷道間20 m 凈寬煤柱的方案是合理的。

2)現(xiàn)研究的支護(hù)方案為基本方案，生產(chǎn)中可根據(jù)煤層及其頂板巖層組成的變化情況、地質(zhì)構(gòu)造變化情況，對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以滿(mǎn)足生產(chǎn)實(shí)際要求。

3)采區(qū)內(nèi)地質(zhì)鉆孔資料不足，建議在巷道掘進(jìn)過(guò)程中，適量補(bǔ)打一些探頂孔，詳細(xì)探明頂煤及其頂板巖層組成情況、地質(zhì)條件變化情況，為巷道支護(hù)和3#煤層長(zhǎng)壁工作面生產(chǎn)提供補(bǔ)充資料，以滿(mǎn)足安全生產(chǎn)要求。

建議對(duì)錨桿、錨索支護(hù)巷道進(jìn)行全程礦壓觀測(cè)。通過(guò)實(shí)際礦壓觀測(cè)，對(duì)支護(hù)方案進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，為進(jìn)一步優(yōu)化支護(hù)參數(shù)和生產(chǎn)中取得更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益提供科學(xué)依據(jù)。

［1］ 陳炎光，陳士良.中國(guó)煤礦巷道圍巖控制［M］.北京:中國(guó)礦業(yè)出版社，1994.

［2］ 徐永坼.煤礦開(kāi)采學(xué)［M］.北京:中國(guó)礦業(yè)出版社，1999.