全煤大斷面開切眼支護(hù)技術(shù)的推廣與應(yīng)用

【摘要】為解決大斷面開切眼掘進(jìn)過程中的頂板下沉量大、煤壁片幫及底鼓嚴(yán)重問題，提出了一種適合大斷面開切眼掘進(jìn)一次成巷支護(hù)技術(shù)，采用錨桿錨索配合鋼帶聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。研究結(jié)論表明：采用錨桿錨索配合鋼帶聯(lián)合支護(hù)技術(shù)圍巖屬性區(qū)較小，且巷道圍巖受力穩(wěn)定。在馬脊梁礦8802開切眼采用此支護(hù)技術(shù)，礦壓監(jiān)測結(jié)果顯示頂板下沉量為45mm、底鼓量為32mm，兩幫移近量為28mm。圍巖變形在控制范圍內(nèi)，能維持巷道穩(wěn)定。

【關(guān)鍵詞】大斷面；煤巷；聯(lián)合支護(hù)；圍巖控制

大斷面開切眼支護(hù)技術(shù)是煤礦開采的重要環(huán)節(jié)。施工工藝及支護(hù)形式的不同，對頂板形成的擾動也不相同，導(dǎo)致圍巖應(yīng)力分布特征、變形特征均有很大區(qū)別。開切眼斷面的增大帶來支護(hù)難、易冒頂?shù)葐栴}。馬脊梁礦11#層408盤區(qū)8802工作面切眼，整體為復(fù)合頂板全煤巷道，斷面較大，起初設(shè)計采用12#槽鋼與11#工字鋼配合錨索、錨桿金屬網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，切眼沿煤層底板掘進(jìn)。由于煤層賦存條件復(fù)雜，需要深入研究實驗并確定合理的錨桿支護(hù)形式，以確保施工的安全[1]。

1、工程概況

馬脊梁礦11-2#層408盤區(qū)8802工作面切眼埋深為220m，根據(jù)巖石的平均密度2300kg/m3，巷道的垂直應(yīng)力分別為5.8～7.8MPa。在順槽掘進(jìn)過程中，利用錨索孔和構(gòu)造地質(zhì)鉆孔現(xiàn)場進(jìn)行了多次頂板結(jié)構(gòu)探測，切眼內(nèi)煤層頂板巖層結(jié)構(gòu)為：老頂為灰白色粉沙巖，厚度為23.5m；直接頂為灰色粉砂巖，厚度為9.4m；直接底為粉砂巖，厚度為3.4m。根據(jù)現(xiàn)場拉拔實驗測試，水對錨固力影響較小，錨固力達(dá)到設(shè)計要求。因此支護(hù)設(shè)計不考慮水文條件。根據(jù)安裝、通風(fēng)、行人等實際現(xiàn)場工程需要，考慮一定的預(yù)留變形量，斷面尺寸為6.2m×2.8m，7.7m×2.8m，沿11#煤底板掘進(jìn)。

2、切眼支護(hù)方案比較

將優(yōu)化改進(jìn)的支護(hù)方案與舊方案進(jìn)行綜合對比，分析其利弊。

方案一：錨桿錨索配合鋼帶聯(lián)合支護(hù)

1）由于切眼為大斷面巷道，采用二次成巷掘進(jìn)方式施工。先掘進(jìn)4.5m×2.8m（斷面Ⅰ），然后再擴1.7m×2.8m（斷面Ⅱ）。（如圖1）最終達(dá)到6.2m寬的開切眼寬度。開切眼支護(hù)采用錨桿、錨索、鋼帶及臨時木支柱。

1.1）頂板支護(hù)：頂板支護(hù)采用錨索加錨桿共同支護(hù)，頂板掛金屬網(wǎng)，支護(hù)配套BHW-220-4.0鋼帶，錨桿間距為900mm，排拒為1600mm。錨索間距為1200mm，排拒為1600mm。施工時保證錨桿預(yù)緊力不低于150KN/M，錨索預(yù)緊力不低于20Mpa。

1.2）臨時支護(hù)。開切眼后開切眼采用單體木支柱單排布置，排拒為1500mm。

方案二：錨桿錨索配合工字鋼、槽鋼聯(lián)合支護(hù)

2）開切眼采用一次成巷掘進(jìn)方式施工。開切眼支護(hù)采用錨桿、錨索、工字鋼、槽鋼聯(lián)合支護(hù)。（如圖2）頂板支護(hù)：頂板支護(hù)采用錨索加錨桿共同支護(hù)，頂板掛金屬網(wǎng)，支護(hù)配套11#工字鋼及12#槽鋼，錨桿間距為800mm，排拒為800mm。錨索間距為1200mm，排拒為1600mm。施工時保證錨桿預(yù)緊力不低于150KN/M，錨索預(yù)緊力不低于20Mpa。

通過兩套方案比較將以往錨桿、錨索配合12#槽鋼與11#工字鋼聯(lián)合支護(hù)改為錨桿、錨索配合W鋼帶支護(hù)，降低支護(hù)材料費用；降低人員勞動強度；提高勞動效率，保障了巷道的掘進(jìn)進(jìn)度。

3、礦壓觀測結(jié)果分析

馬脊梁礦8802開切眼礦壓監(jiān)測主要內(nèi)容包括巷道表面變形、頂板離層。通過對巷道表面煤體變形情況跟蹤測量記錄，判斷圍巖運動是否在安全范圍內(nèi)[2-3]。頂板離層監(jiān)測儀能判斷頂板錨固區(qū)內(nèi)支護(hù)的合理性。如圖所示為切眼表面變形觀測結(jié)果，兩幫移近量為33mm，頂板移近量為42mm，底板移近量為28。巷道形成后圍巖變形量與時間成正比，掘進(jìn)初期為1～5天，巷道表面變形相對較少，變形呈緩慢增長趨勢，底鼓量為7mm，頂板下沉量為18mm，兩幫移近量為8mm，屬于相對穩(wěn)定時期；在25天內(nèi)底鼓量為27mm，頂板下沉量為40mm，兩幫移近量為26mm，經(jīng)過影響期后巷道變形趨于穩(wěn)定，基本沒有變化。實驗結(jié)果表明，切眼變形較小，圍巖得到控制，施工效果良好。

4、結(jié)論

該切眼支護(hù)技術(shù)在我礦11#層408盤區(qū)8802工作面切眼，14-2#層408盤區(qū)8802工作面切眼及14-2#層408盤區(qū)8208工作面切眼施工效果良好。

（1）采用錨桿、錨索配合鋼帶聯(lián)合支護(hù)能夠有效地減少巷道表面變形及縮小塑形區(qū)范圍，有效的控制巷道頂板穩(wěn)定性，更有利于開切眼的維護(hù)。

（2）全煤大斷面開切眼施工20天后，巷道變形趨于穩(wěn)定。

（3）礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)表明錨桿、錨索、鋼帶聯(lián)合支護(hù)有效地控制巷道變形，維持巷道圍巖穩(wěn)定性。