大斷面煤巷錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

徐儀昌，靳衛(wèi)剛

（山西天地王坡煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048021）

大斷面煤巷錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

徐儀昌，靳衛(wèi)剛

（山西天地王坡煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048021）

根據(jù)錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)特點(diǎn)及3205回風(fēng)順槽工程概況，應(yīng)用臨時(shí)支護(hù)、錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)方式進(jìn)行大斷面回采巷道支護(hù)，并建立礦壓觀測(cè)。觀測(cè)和實(shí)踐結(jié)果表明，錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)適用于大斷面煤巷的掘進(jìn)，該技術(shù)已在王坡煤礦其它采準(zhǔn)巷道得到了廣泛應(yīng)用，為安全生產(chǎn)提供了可靠保障，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

大斷面；煤巷；錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)；礦壓觀測(cè)

隨著煤礦建設(shè)和生產(chǎn)向著集約高效方向發(fā)展，煤礦井下機(jī)械化程度等方面要求均有提高，為滿足設(shè)備安裝、通風(fēng)、行人、運(yùn)輸?shù)认锏罃嗝嬖诓粩嘣龃蟆，F(xiàn)代化礦井中大斷面巷道、硐室比比皆是，回采巷道斷面也同樣在增大，大斷面巷道支護(hù)須選擇合適的支護(hù)方式，目前很多礦井采用錨桿、錨桿錨索等聯(lián)合支護(hù)技術(shù)成功地應(yīng)用在大斷面矩形巷道中，并取得了良好的效果[1]。

1 錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)特點(diǎn)

錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)屬于主動(dòng)支護(hù)，具有快速、安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)高效的特點(diǎn)，大大降低支護(hù)成本，提高支護(hù)效果及掘進(jìn)速度，是礦井支護(hù)工藝的發(fā)展趨勢(shì)[2]。錨桿支護(hù)作為主動(dòng)支護(hù)，具有懸吊、加固煤巖體，并在錨固區(qū)內(nèi)形成拱、梁、殼等結(jié)構(gòu)，有效改善錨固區(qū)范圍內(nèi)的圍巖力學(xué)性能及應(yīng)力狀態(tài)，控制錨固區(qū)內(nèi)的圍巖離層、破裂、滑動(dòng)、裂隙擴(kuò)展等，使圍巖受壓狀態(tài)由兩向轉(zhuǎn)變?yōu)槿颍鸬街鲃?dòng)加固圍巖體的作用，再配合托盤(pán)、金屬網(wǎng)及W鋼帶等護(hù)表構(gòu)件，更有利于錨桿預(yù)應(yīng)力的擴(kuò)散，對(duì)支護(hù)效果進(jìn)一步提高[3]。錨索比錨桿有著更強(qiáng)的抗拉、抗剪能力，同樣具有懸吊作用、擠壓加固作用，使頂板由錨桿支護(hù)形成的組合梁得到進(jìn)一步加強(qiáng)，并將其穩(wěn)穩(wěn)地懸吊在上部直接頂或老頂內(nèi)。在大斷面巷道中，錨索補(bǔ)強(qiáng)配合錨桿將圍巖的應(yīng)力向圍巖深部轉(zhuǎn)移；錨索支護(hù)提供給巷道頂板的預(yù)緊力和它的高承載能力，使得錨索還具有減跨、控制頂板下沉、限制圍巖變形破壞，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)支護(hù)作用，通過(guò)托盤(pán)、金屬網(wǎng)將預(yù)緊力擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)巷道高質(zhì)量的支護(hù)效果[4-7]。

2 工程概況

山西天地王坡煤業(yè)有限公司3205回風(fēng)順槽為二采區(qū)3205工作面的回風(fēng)巷，沿3號(hào)煤層底板掘進(jìn)，以22°24′10″方位角向集中回風(fēng)巷北布置，設(shè)計(jì)工程量為2 028 m，標(biāo)高為+550～+610 m，平均埋藏深度約為595 m。該區(qū)平均煤厚為5.97 m，以亮煤為主，煤層內(nèi)生節(jié)理、裂隙較發(fā)育，局部煤質(zhì)松軟破碎，含有兩層夾矸，煤層穩(wěn)定，全區(qū)可采，煤層傾角為2°～10°，平均為6°。偽頂為黑色、質(zhì)軟、炭質(zhì)泥巖，約0.3 m厚，直接頂為砂質(zhì)泥巖，灰黑色，夾薄層泥巖，平均厚度4.00 m。水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單，涌水來(lái)源主要為3號(hào)煤層上覆砂巖和粉砂巖等裂隙水，此含水層主要以靜水量為主，在掘進(jìn)時(shí)，該裂隙水將通過(guò)錨桿、錨索孔、煤巖裂隙而滲入巷道。預(yù)計(jì)掘進(jìn)時(shí)單巷涌水量為1～2 m3/h。

3 巷道支護(hù)

3205 回風(fēng)順槽設(shè)計(jì)斷面為矩形,規(guī)格:寬×高= 4.5 m×3.4 m，掘進(jìn)斷面為15.3 m2。

3.1 臨時(shí)支護(hù)

采用2根4.0 m長(zhǎng)的8號(hào)槽鋼做前探梁，用永久支護(hù)錨桿懸吊于頂板，前探梁與錨桿之間使用專(zhuān)用吊環(huán)連接,前后前探梁吊環(huán)排距為2 m，然后用大木茬（300 mm×150 mm×200 mm）在吊環(huán)內(nèi)把前探梁背緊、背實(shí)。前探梁迎頭采用三塊長(zhǎng)3 800 mm、寬300 mm、厚50 mm木板護(hù)迎頭幫，見(jiàn)圖1。

3.2 永久支護(hù)

3.2.1 永久支護(hù)形式

3205 回風(fēng)順槽采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)進(jìn)行支護(hù)，永久支護(hù)圖，見(jiàn)圖2。

3.2.2 支護(hù)材料及參數(shù)

錨桿采用BHRB500材質(zhì)、22號(hào)左旋無(wú)縱筋螺紋鋼筋桿體。頂錨桿每排5根，長(zhǎng)2 400 mm，間距950 mm、排距1 000 mm；幫錨桿排距為1 000 mm，每幫每排4根錨桿，間距900 mm，巷幫上部錨桿距頂距離為300 mm，巷幫下部錨桿距底距離為400 mm。錨桿垂直于頂板、巷幫施工，預(yù)緊力矩400 N·m。錨桿托板采用高強(qiáng)度拱型托板，托盤(pán)規(guī)格為150 mm×150 mm×10 mm，配合高強(qiáng)度球型墊圈和塑料減摩墊片。

W形鋼帶規(guī)格：頂鋼帶寬度為280 mm，厚度為4 mm，長(zhǎng)度為4 100 mm；幫鋼帶四邊壓棱，尺寸為300 mm×460 mm×4 mm。

金屬網(wǎng)：頂網(wǎng)片規(guī)格為4 900 mm×1 200mm，幫網(wǎng)片規(guī)格為3 400 mm×1 200 mm，材料為10號(hào)鉛絲，網(wǎng)孔50 mm×50 mm，搭接長(zhǎng)度不小于100mm。

3.2.3 特殊地段巷道支護(hù)

在頂幫圍巖破碎，層理、裂隙發(fā)育地段，在正常錨網(wǎng)支護(hù)的前提下，采用打超前錨桿錨索、補(bǔ)打錨桿錨索、縮小錨桿錨索間排距等方式來(lái)增強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度，控制頂幫圍巖。巷道每超寬500 mm補(bǔ)打1根錨桿，超寬1 000 mm補(bǔ)打一根錨索；當(dāng)巷高3.6～ 4.5 m，應(yīng)該在距正常巷幫頂部錨桿800～1 000 mm位置補(bǔ)打1根單體錨桿；當(dāng)巷道超高至4.5～5.0 m時(shí)，應(yīng)該在巷幫超高位置補(bǔ)打2～3根單體錨桿，每排打2根錨索。

4 礦壓觀測(cè)

4.1 觀測(cè)點(diǎn)布置

巷道開(kāi)始施工后，必須對(duì)錨網(wǎng)索聯(lián)巷支護(hù)進(jìn)行效果監(jiān)控，采集礦壓觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并及時(shí)反饋信息，以便完善支護(hù)設(shè)計(jì)。采用均勻布置測(cè)點(diǎn)與隨機(jī)布置測(cè)點(diǎn)相結(jié)合的方法對(duì)巷道穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，巷道每隔30～50 m設(shè)置1個(gè)巷道位移測(cè)點(diǎn)，并在頂板中部安設(shè)1個(gè)頂板指示儀，對(duì)于巷道圍巖條件差、遇構(gòu)造帶、高冒帶等特殊地段應(yīng)增設(shè)觀測(cè)點(diǎn)。

4.2 觀測(cè)結(jié)果分析

4.2.1 頂板離層儀觀測(cè)結(jié)果分析

由表1可知，巷道掘進(jìn)期間，頂板離層量相對(duì)不大，一般在2～24 mm范圍內(nèi)，錨固區(qū)內(nèi)離層值大于錨固區(qū)外離層值，說(shuō)明頂板離層主要在錨固區(qū)范圍內(nèi)，即錨桿錨固區(qū)外與錨索錨固區(qū)內(nèi)頂煤發(fā)生了少量離層，錨索錨固范圍外離層較小，頂板較為穩(wěn)定，錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)有效地控制了巷道頂板離層。

4.2.2巷道位移量觀測(cè)結(jié)果分析

采用“十字”交叉法測(cè)定巷道位移量，根據(jù)觀測(cè)結(jié)果，采用具有代表性的2組觀測(cè)點(diǎn)的巷道位移量進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。取測(cè)點(diǎn)2、測(cè)點(diǎn)6的巷道變形觀測(cè)結(jié)果位移曲線圖，見(jiàn)圖3-圖4。

根據(jù)觀測(cè)，測(cè)點(diǎn)2的兩幫位移量為190 mm、頂?shù)装逡平繛?45 mm，最終斷面為16.005 6 m2，測(cè)點(diǎn)6的兩幫位移量為160 mm，頂?shù)装逦灰屏繛?18 mm，最終斷面為15.503 6 m2。從圖3-圖4可以看出，在觀察期前20 d左右巷道掘進(jìn)頂?shù)装寮皟蓭鸵平苛考耙平俣人俣容^大，頂?shù)装逡平考耙平俣让黠@高于兩幫移近量及移近速度，隨后巷道頂?shù)装寮皟蓭鸵平烤黠@減小，觀測(cè)30～40 d左右巷道變形量較小，最后趨于穩(wěn)定。

通過(guò)巷道礦壓監(jiān)測(cè)分析，頂?shù)装遄冃瘟枯^大，頂板下沉主要發(fā)生在2 m厚的頂煤中，但頂?shù)装逡平烤∮?50 mm，兩幫移近量小于200 mm，巷道位移量在有效控制范圍內(nèi)，能夠滿足回采需要，說(shuō)明錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)已成功地運(yùn)用在3205回風(fēng)順槽支護(hù)中。

5 結(jié)束語(yǔ)

采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)對(duì)大斷面、厚煤層回采巷道進(jìn)行支護(hù)，該技術(shù)能有效控制巷道頂煤下沉及兩幫收縮量，保證巷道斷面滿足回采需要，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)支護(hù)，為安全生產(chǎn)提供了可靠保障，具有很大的推廣意義。

[1]張曉棟，王俊峰.錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在半煤巷大斷面中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2012，24（12）：86-89.

[2]鄔宗文.錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)在軟巖大斷面中的應(yīng)用[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，30（4）：417-420.

[3]康紅普，王金華，林健.煤礦巷道支護(hù)技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報(bào),2010，35（11）：1809-1814.

[4]張哲瑞.錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)在大斷面托頂煤切眼中的應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2010，38（2）：22-24.

[5]趙洪亮，李曉軍.大斷面松軟煤頂巷道錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)探討[J].礦山壓力與頂板管理,2002（3）：37-40.

[6]康紅普，林健，吳擁政.全斷面高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨索支護(hù)技術(shù)及其在動(dòng)壓巷道中的應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報(bào),2009,34(9)：1153-1159.

[7]陳小磊，劉志蒙，張著飛，等.大斷面軟巖巷道支護(hù)技術(shù)及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究[J].中國(guó)煤炭，2012，38（12）：48-51.

Application of Bolt-mesh-anchor Combined Supporting Technology in Large Cross-section Roadways

XU Yichang,JIN Weigang
(Tiandi Wangpo Coal Co.,Ltd.,Jincheng 048021,China)

According to the features of bolt-mesh-anchor combined supporting and the project profile of No.3205 return air crossheading,temporary support and the bolt-mesh-anchor combined supporting are used in the large cross-section roadways.By mine pressure observation,the results show that the combined supporting is applicable to the large cross-section roadway driving.The technology has been widely used in other roadways of Wangpo Mine and,which could provide reliability for safety production and has achieved ideal economic and social benefits.

large cross-section;coal roadways;bolt-mesh-anchor combined supporting;mine pressure observation

TD353

A

1672-5050（2015）01-0058-04

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.01.019

（編輯：武曉平）

2014-10-17

徐儀昌（1988-），男，河南周口人，碩士，助理工程師，從事煤礦開(kāi)采技術(shù)工作。