巷道在斷層下的支護(hù)分析與采取措施

【摘要】琿春礦業(yè)集團(tuán)公司富強(qiáng)煤礦井下地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層較多。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，采區(qū)覆蓋面積逐漸增加，圍巖應(yīng)力加大，掘進(jìn)巷道在斷層下如何加固支護(hù)，成為問(wèn)題的重點(diǎn)。經(jīng)過(guò)模擬分析，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、操作，得出了科學(xué)數(shù)據(jù)和寶貴經(jīng)驗(yàn)，搞好巷道在斷層下的支護(hù)，這對(duì)礦井的安全、經(jīng)濟(jì)效益、礦井的可持續(xù)發(fā)展有著重要作用。

【關(guān)鍵詞】斷層；加強(qiáng)支護(hù)；采取措施

1、概況

富強(qiáng)煤礦13204工作面入風(fēng)巷、回風(fēng)巷在煤層中布置。巷道在掘進(jìn)施工中必須穿過(guò)三組斷層，因巷道圍巖破碎，應(yīng)力較大，極易發(fā)生冒頂事故。該采區(qū)煤層厚度4.0m以上，埋深460m。頂板巖性為粉砂、頁(yè)巖、細(xì)砂巖，厚度計(jì)16m；底板巖性為細(xì)砂巖、碳頁(yè)巖、粉砂，厚度計(jì)15m。隨著開采深度的加深，巷道壓力增加，頂板圍巖破碎，出現(xiàn)了多處網(wǎng)兜。原有的支護(hù)方式不能滿足要求，必須采用加長(zhǎng)錨桿、加長(zhǎng)錨索加固巷道支護(hù)，方能有效控制巷道圍巖穩(wěn)定，使巷道頂板趨于穩(wěn)定，達(dá)到安全生產(chǎn)。

2、模擬方案

依據(jù)富強(qiáng)煤礦地質(zhì)資料，結(jié)合13204工作面入風(fēng)巷、回風(fēng)巷頂板支護(hù)的實(shí)際狀況，綜合論證，設(shè)計(jì)模型尺寸長(zhǎng)×寬×高85m×85m×36m，頂部邊界施加400m上覆巖層的自重。采用摩爾—庫(kù)倫彈塑性模型進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)錨桿現(xiàn)有的作業(yè)規(guī)程錨桿支護(hù)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，得出了錨桿直徑許用范圍20～22mm，錨桿長(zhǎng)度許用范圍2.0m～2.4m，錨桿的排間距許用范圍0.8～0.9m，錨索直徑許用范圍15.0～17.8mm，錨索長(zhǎng)度許用范圍7.0～8.3m，錨索的排間距許用范圍1.8～2.0m。

3、模擬分析

巷道穿越斷層，巖石比較破碎，采用離散元數(shù)值模擬方法進(jìn)行模擬巷道開挖，依照巷道頂、底板的情況，得出了三種不同方案。第一種方案在沒(méi)有支護(hù)的情況下進(jìn)行開挖，巷道一幫出現(xiàn)最大位移269mm，巷道頂板最大下沉量53mm，這種狀況巷道極易冒頂，巷道出現(xiàn)不穩(wěn)。第二種情況巷道開挖后立即按照原有支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行支護(hù)，巷道一幫出現(xiàn)最大位移154mm，巷道頂板最大下沉量28mm，而這種情況巷道存在較大隱患。第三種情況根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)行支護(hù)，巷道開挖后同樣立即進(jìn)行支護(hù)，巷道一幫出現(xiàn)最大位移17mm，巷道頂板最大下沉量6mm，巷道支護(hù)處于正常狀態(tài)。

根據(jù)以上三種巷道在斷層下支護(hù)狀態(tài)分析得出，受到斷層影響的巷道，巷道支護(hù)時(shí)采用錨桿直徑22mm，錨桿長(zhǎng)度2.4m，錨桿的排間距0.8m，錨索直徑17.8mm，錨索長(zhǎng)度8.3m，錨索排拒1.8m，錨索間距2.0m。這樣支護(hù)的巷道頂板完整，支護(hù)效果良好。

4、實(shí)際應(yīng)用

富強(qiáng)煤礦掘進(jìn)13204工作面入風(fēng)巷、回風(fēng)巷初期支護(hù)，在短時(shí)間內(nèi)變形量較大。采用新型設(shè)計(jì)支護(hù)后三個(gè)月以來(lái)，巷道一幫出現(xiàn)最大位移16mm， 巷道另一幫出現(xiàn)最大位移19mm，巷道頂板最大下沉量8mm，巷道的變形量基本趨于平穩(wěn)狀態(tài)。

5、總結(jié)

①斷層影響下的巷道易發(fā)生冒頂事故，必須對(duì)破碎的巖體進(jìn)行加密支護(hù)，錨桿加長(zhǎng)，錨索加長(zhǎng)，必要時(shí)錨索加長(zhǎng)至8.3m，同時(shí)排間距減小。②普通的錨索支護(hù)效果有限，可以采用新型錨索，錨索頂端采用螺紋式，錨索上索具處采用螺紋式，這樣使錨索整體更加完好，錨索支護(hù)更加穩(wěn)固。③每隔50m巷道頂板打一個(gè)頂板監(jiān)測(cè)離層儀，距離巷道工作面50m內(nèi)每個(gè)作業(yè)小班觀測(cè)一次，距離巷道工作面50m外每周觀測(cè)三次，發(fā)現(xiàn)巷道變形量異常時(shí)，巷道及時(shí)加強(qiáng)支護(hù)，使巷道支護(hù)穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1]徐遵玉，奚小虎.軟巖巷道錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì).