大傾角軟巖巷錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

文/陳立良

大傾角軟巖巷錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

文/陳立良

煤巷錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)已在全國(guó)多數(shù)重點(diǎn)煤礦應(yīng)用多年，且使用效果良好，但在南方地質(zhì)條件較復(fù)雜的小型煤礦推廣應(yīng)用難度大，極少采用。本文以湖南白山坪礦業(yè)公司所屬的磨田煤礦復(fù)雜煤層3261工作面-300m運(yùn)道為研究試驗(yàn)對(duì)象，根據(jù)其煤層地質(zhì)和巖層條件應(yīng)用錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)，并進(jìn)行了圍巖變形監(jiān)測(cè)，為相似地質(zhì)條件煤礦的頂板支護(hù)提供了設(shè)計(jì)依據(jù)。

一、巷道地質(zhì)概況

磨田煤礦3261工作面煤層厚度、坡度變化較大，屬變化復(fù)雜煤層，且煤層大都為30°以上的大傾角，極易發(fā)生抽冒型垮頂，施工難度較大。工作面運(yùn)道標(biāo)高-300m，設(shè)計(jì)總長(zhǎng)約為719m，對(duì)應(yīng)地表標(biāo)高為+110m~+ 175m之間，即工作面埋深為410~475m，平均垂深為443m。煤層坡度為0~90°，但坡度上限大都在52°以內(nèi)，平均約31°，煤厚為0~2.85m，平均厚度1.81m，煤層容重為1.63t/m3。煤層硬度系數(shù)為0.5～3，地溫約22℃，無(wú)沖擊地壓危險(xiǎn)，但偶有打“煤炮”動(dòng)力現(xiàn)象，不易自燃，煤塵無(wú)爆炸危險(xiǎn)性。煤層絕對(duì)瓦斯涌出量一般低于0.5m3/min，屬低瓦斯煤層。工作面水文地質(zhì)簡(jiǎn)單，僅有偶爾的少量頂板裂隙滲滴水，最大涌水量為1m3/h，最小涌水量為0.01m3/h。工作面瓦斯和水對(duì)支護(hù)基本無(wú)影響。

二、巷道錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)研究

磨田煤礦3261工作面運(yùn)道巷道設(shè)計(jì)斷面規(guī)格為凈斷面3500×2700，毛斷面3700×2800，巷道高是以中線為基準(zhǔn)的，巷道底板為水平，兩幫為鉛垂直邊，巷道頂板依煤層坡度而變化，盡量保持頂板的完整性，這是復(fù)雜煤層巷錨網(wǎng)索支護(hù)設(shè)計(jì)和施工的關(guān)鍵，這也有利于工作面回采和巷道維護(hù)。

1.施工工藝

當(dāng)煤層坡度大于45°、煤厚約為1.8m情形時(shí)，一般煤體易出現(xiàn)隨掘隨抽冒垮落的現(xiàn)象，或煤層松碎，發(fā)生“煤炮”沖擊垱頭。此時(shí)應(yīng)采用單體液壓支柱配合DBF兀梁進(jìn)行支護(hù)，緊靠垱頭面架好4個(gè)臨時(shí)棚。架棚時(shí)，棚頂、棚幫套好鋼絲網(wǎng)，用竹簾或荊笆等材料關(guān)棚嚴(yán)實(shí)，采用11號(hào)工字鋼前探梁輔助架設(shè)，并用竹簾荊笆關(guān)嚴(yán)垱頭。然后從垱頭向前超前注漿加固，每段注漿加固長(zhǎng)約6~12m，向前掘2~8m，后方臨時(shí)支護(hù)相應(yīng)邁步地向前移，循環(huán)注漿、循環(huán)進(jìn)尺。注漿孔直徑約為φ42mm，孔長(zhǎng)7~15m，注漿導(dǎo)管長(zhǎng)2~3m，注漿初壓0.3~0.7MPa，終壓3MPa。施工注漿鉆孔出現(xiàn)垮孔現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)用風(fēng)煤鉆交替快速鉆淺孔，交流注漿加固淺部煤層，再向深部鉆孔達(dá)設(shè)計(jì)值。注漿材料采用高水材料，水灰比為1.7。采用ZY650型鉆機(jī)鉆注漿孔、ZBQ-5/11注漿泵注漿，巷道后方管線吊掛整齊，注漿超前加固嚴(yán)格按措施施工。架臨時(shí)棚加固及超前注漿加固平、斷面圖分別見(jiàn)附圖1、2。

圖1 煤巷錨網(wǎng)索過(guò)破碎帶加固及架臨時(shí)棚平面網(wǎng)

2.錨網(wǎng)索支護(hù)設(shè)計(jì)

（1）頂錨桿采用φ20×2200mm左旋無(wú)縱筋螺紋鋼樹(shù)脂錨桿，頂錨桿間排距900×800mm，矩形布置。每個(gè)錨桿孔使用2支Z2350樹(shù)脂錨固劑或一支K2335和兩支Z2335樹(shù)脂錨固劑，經(jīng)測(cè)算錨固長(zhǎng)度在1000mm左右。

（2）幫錨桿采用φ18×1800mm左旋無(wú)縱筋螺紋鋼樹(shù)脂錨桿，幫錨桿間排距800×800mm。每個(gè)錨桿孔用一支K2335和一支Z2335樹(shù)脂錨固劑，錨固長(zhǎng)度約700mm左右。研究結(jié)果表明，幫下角錨桿能有效控制巷道底臌，幫下角錨桿向下扎角15°左右。

（3）采用菱形金屬網(wǎng)貼壁護(hù)表，并盡量拉緊拉直，提高錨網(wǎng)支護(hù)系統(tǒng)的護(hù)表能力，防止片頂、片幫形成網(wǎng)兜或錨空。網(wǎng)間搭接100~200mm，不少于100mm，網(wǎng)后凹凸不平處，采用坑木充填嚴(yán)實(shí)，采用荊笆、竹簾等進(jìn)一步關(guān)嚴(yán)、關(guān)牢受力。

（4）錨索作加強(qiáng)支護(hù)用，錨索型號(hào)為 φ17.8× 6300mm。頂板上方布置2排錨索，并在上幫煤層距底板以上約400mm布置1排。沿巷道軸向共布置3排，錨索間距為2400mm。頂板上2排錨索布在巷道中間，排距為1500mm，上幫側(cè)錨索與頂板兩排錨索平行，便于安裝鋼帶牽固。

（5）頂、幫錨桿孔必須分別用頂、幫錨桿鉆機(jī)鉆眼，鉆頭直徑φ27。幫部若用風(fēng)鉆打眼，須采用φ32小鉆頭，并采用與之相配套的樹(shù)脂藥卷。鉆孔直徑和錨桿直徑之差為6~10mm，鉆孔直徑與樹(shù)脂錨固劑直徑之差為4~8mm。

（6）煤層上幫易片幫變形，需在煤層上幫側(cè)按梅花形布置一排縱向錨桿配縱向鋼梁作補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

（7）錨桿托板采用厚度為10mm球形托盤，大小為120×120mm，材質(zhì)為A3鋼加工并采用帶球形墊座的螺母，在球形托板上加工球形窩，以利錨桿適應(yīng)任何角度的安裝。

（8）錨索托板為200×150×15mm槽鋼?？v向鋼絲繩采用φ18～φ24的廢舊鋼絲繩分節(jié)用繩卡固定連接。

圖2 A向巷道斷面及注漿孔布置圖

三、支護(hù)效果

為了檢驗(yàn)錨網(wǎng)索支護(hù)方案實(shí)施后的支護(hù)效果，在巷道的頂板和兩幫分別布置觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)圍巖變形量及錨桿、錨索受力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，磨田煤礦3261工作面采用錨網(wǎng)索支護(hù)后，隨著掘進(jìn)工作面的不斷推進(jìn)，測(cè)點(diǎn)的表面位移逐漸增大，當(dāng)工作面推過(guò)觀測(cè)點(diǎn)80m左右時(shí)巷道表面位移達(dá)到最大值，然后趨于穩(wěn)定，頂板下沉最大為350mm，最小為100mm，兩幫移近量最大達(dá)到500mm，最小為100mm，底臌基本在50mm左右，控制巷道變形達(dá)到預(yù)期效果，巷道可以正常使用。

四、結(jié)語(yǔ)

1.煤巷錨網(wǎng)索支護(hù)可充分發(fā)揮圍巖自身承載能力，有效控制圍巖變形與破壞，實(shí)踐表明，煤巷錨網(wǎng)支護(hù)效果好于架棚支護(hù)。

2.磨田煤礦3261工作面運(yùn)道凈規(guī)格3.5×2.7m的錨網(wǎng)索支護(hù)相對(duì)于同等規(guī)格的金屬架棚巷道支護(hù)費(fèi)用較低，且錨網(wǎng)支護(hù)的材料輕，搬運(yùn)、運(yùn)輸方便，支護(hù)操作勞動(dòng)強(qiáng)度小，煤巷錨網(wǎng)支護(hù)抗壓力大，巷道變形量小，巷道維護(hù)量小，并可實(shí)行大斷面機(jī)械化作業(yè)，其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益明顯，值得大范圍在南方復(fù)雜煤層中推廣應(yīng)用。

3.應(yīng)用過(guò)程中，要特別注意根據(jù)不同頂、底板坡度，煤層厚度及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)。對(duì)于松軟、易跨落煤層，必須先采用架邁步式臨時(shí)棚，然后在臨時(shí)棚下施工錨、網(wǎng)、索永久支護(hù)；對(duì)于很松軟、易抽芯及打“煤炮”帶煤層，則必須采用鉆孔超前注漿加固措施。

（作者單位：湖南黑金時(shí)代白山坪礦業(yè)有限公司）

（責(zé)任編輯：周瓊）