沖擊性厚煤層工作面大斷面切眼支護(hù)技術(shù)研究

劉洛嘉,楊超峰

（河南大有能源常村煤礦,河南 義馬 472300）

河南能源義煤公司耿村煤礦隨著開(kāi)采深度的延深，目前，工作面距離F16逆沖斷層越來(lái)越近，導(dǎo)致巷道圍巖變形不斷增大，礦山壓力顯現(xiàn)明顯，目前的支護(hù)體系難以有效的控制圍巖變形[1-3]。目前，該礦12230工作面切眼毛斷面35.5m2，凈效斷面27.4m2，斷面較大，受斷層影響，以前采取的以被動(dòng)支護(hù)為主的支護(hù)體系，不但不能有效控制切眼變形，且材料消耗大，不能達(dá)到節(jié)支降耗的目的。所以，對(duì)針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下大斷面切眼的支護(hù)進(jìn)行研究，科學(xué)確定有效的支護(hù)方式，對(duì)解決支護(hù)難題及礦井節(jié)支降耗都具有重要意義。

1 工程概況

12230工作面上下巷位于西二采區(qū)東翼，2-3煤軌道下山和皮帶下山東側(cè)，工作面平均采深近520m。走向長(zhǎng)度1010m，傾斜長(zhǎng)200m，煤層傾角8°～12°。煤層頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖互層，厚度37m～42m,并且存在平均厚度為70m的砂礫巖層；煤層直接底為煤矸互疊層，灰黑色易碎 ，具有光滑鏡面 ，偶有炭化植物化石碎片。斷面為拱形，巷道上凈寬7500mm，下凈寬8500mm，凈高3760mm，掘?qū)?500mm，掘高4210mm，毛斷面35.5m2，凈效斷面27.4m2，如圖1所示。

圖1 12230切眼支護(hù)示意圖

2 原切眼支護(hù)存在的問(wèn)題分析

切眼原采用錨網(wǎng)索 +36U半圓拱棚+液壓抬棚支護(hù)，以被動(dòng)支護(hù)為主，其中錨桿采用右旋全螺紋鋼錨桿，直徑22mm，長(zhǎng)度2.5m，錨索直徑為17.8mm低松弛鋼絞線錨索，錨桿間排距700×700mm，錨索間排距1500×1500mm，該種支護(hù)方式存在以下問(wèn)題：

（1）工程圍巖環(huán)境差，巷道維護(hù)困難，在這種復(fù)合支護(hù)方式支護(hù)效果不理想，圍巖變形量大，破壞嚴(yán)重，錨桿、錨索支護(hù)體系嚴(yán)重破壞。

（2）錨桿錨索預(yù)緊力偏低。錨桿預(yù)緊力僅有5t。且采用手動(dòng)錨索張拉機(jī)具，有時(shí)施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，預(yù)緊力不夠，達(dá)不到主動(dòng)支護(hù)的要求。

3 支護(hù)方案優(yōu)化

切眼采用綜掘機(jī)掘進(jìn)，一次成巷。在采用錨網(wǎng)索+W鋼帶+36U半圓拱棚+液壓抬棚支護(hù)符合支護(hù)體系，每排共使用錨桿21根，錨桿采用采用Φ22×2500mm無(wú)縱筋錨桿，每個(gè)孔裝一節(jié)ZSCK2340和一節(jié)ZSCK2350型樹(shù)脂藥卷；錨桿間排距0.7×0.7m，錨桿角度不小于75°，間排距誤差不超過(guò)±100mm，錨桿的托盤(pán)緊貼煤壁，空隙大時(shí)鐵托盤(pán)里加木托盤(pán)，螺絲不準(zhǔn)松動(dòng)，錨桿外露長(zhǎng)度為10-40mm。

錨索采用Φ17.8×6000mm的鋼絞繩，每排7根，間排距為1.2×1.4m，誤差保證在±100mm范圍內(nèi)；兩側(cè)錨索與豎直方向成30°夾角，錨索外露長(zhǎng)度為150-250mm，錨索的鉆孔方向要達(dá)到鉆孔軸線與設(shè)計(jì)軸線的偏差角≤3°，錨索安裝深度不小于設(shè)計(jì)值的95%（設(shè)計(jì)安裝深度為5700mm），錨索預(yù)應(yīng)力最小值不得小于設(shè)計(jì)的90%，錨索設(shè)計(jì)錨固力不得小于200kN，預(yù)緊力不小于150 kN，錨索張拉機(jī)具檢測(cè)值為26.5Mpa。錨索托盤(pán)為0.5m長(zhǎng)的36U型鋼壓扁，每個(gè)錨索鉆孔安裝4節(jié)樹(shù)脂藥卷，ZSCK2340兩節(jié)在里，ZSCK2350兩節(jié)在外，藥卷攪拌時(shí)間為15秒。沿切眼方向下端頭5m段打設(shè)8m長(zhǎng)錨索，切眼剩余段打設(shè)6m長(zhǎng)錨索。

4 切眼支護(hù)效果分析

在切眼內(nèi)每30m布置一個(gè)表面位移觀測(cè)站，共布置3個(gè)觀測(cè)分站，采用十字交叉法統(tǒng)計(jì)切眼頂?shù)装寮皟蓭臀灰埔平?，如圖2所示，通過(guò)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析：切眼頂?shù)装寮皟蓭偷奈灰齐S著開(kāi)挖時(shí)間逐漸增大，但隨著迎頭距觀測(cè)站位置越來(lái)越遠(yuǎn)，切眼在17天以后變形趨于穩(wěn)定，頂?shù)装逑鄬?duì)位移最大為80mm，切眼兩幫為90mm，切眼變形得到有效控制。

圖2 頂?shù)装逑鄬?duì)位移量平均變化

5 結(jié)論

（1）12230工作面切眼在采用錨網(wǎng)索+W鋼帶+36U半圓拱棚+液壓抬棚支護(hù)復(fù)合支護(hù)體系，巷道支護(hù)由以前的被動(dòng)支護(hù)為主，主動(dòng)支護(hù)為輔改變?yōu)橐灾鲃?dòng)支護(hù)為主，大大提高了巷道支護(hù)效果，有效的控制了切眼變形。

（2）更改支護(hù)體系后，在保證有效的支護(hù)強(qiáng)度基礎(chǔ)上，加大錨索間排距，為礦井節(jié)約大量材料，達(dá)到了節(jié)支降耗的目的，值得在以后的切眼支護(hù)中進(jìn)行推廣應(yīng)用。

[1]康紅普,姜鐵明.預(yù)應(yīng)力在錨桿支護(hù)中的作用[J].煤炭學(xué)報(bào),2007,32(07):673-678.

[2]張力生,汪占領(lǐng).淺埋深高應(yīng)力煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)研究[J].煤礦開(kāi)采,2011,16 (02):63-65.

[3]陳治中,汪占領(lǐng).棗泉煤礦地應(yīng)力測(cè)試及其分布特征分析[J].煤礦開(kāi)采,2011,16(05):81-82.