沖擊地壓煤巷掘進(jìn)錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)優(yōu)化及應(yīng)用

文/張松軍

沖擊地壓煤巷掘進(jìn)錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)優(yōu)化及應(yīng)用

文/張松軍

為進(jìn)一步探討錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)在沖擊地壓煤巷掘進(jìn)中的適用性，河南大有能源股份有限公司躍進(jìn)煤礦在25020工作面下巷掘進(jìn)過程中，探索應(yīng)用錨網(wǎng)索無架棚支護(hù)方式，并分別針對間排距、錨桿(索)規(guī)格、錨桿預(yù)緊力、錨索張拉力、錨桿(索)錨固力等支護(hù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，獲得了理想的支護(hù)效果，對沖擊地壓煤巷錨圍巖控制具有一定參考意義。

一、綜采工作面概況

25020綜采工作面位于-200水平25采區(qū)西翼上部位置，區(qū)域主要為杜村溝槐樹林丘陵，地面標(biāo)高+476m～+556m，25020下巷標(biāo)高-323m，采深799～879m。西面是22區(qū)東翼未開采區(qū)域，南面是已采工作面與-200水平22區(qū)東翼未采區(qū)域，東面以25區(qū)下山西側(cè)保護(hù)煤柱作為分界線，北面屬于-200水平西翼運(yùn)輸大巷南側(cè)的保護(hù)煤柱。

二、錨網(wǎng)支護(hù)參數(shù)優(yōu)化及實(shí)施方案

1．優(yōu)化掘進(jìn)支護(hù)方式

（1）25020工作面最初選擇下巷掘進(jìn)支護(hù)模式，通過優(yōu)化，選擇錨網(wǎng)索+2.8m規(guī)格液壓+2.5m規(guī)格36U圓弧拱棚進(jìn)行復(fù)合型支護(hù)模式，錨桿間排距采用800mm× 800mm規(guī)格，錨索間排距采用1600mm×1600mm規(guī)格，36U圓弧拱棚的棚距采用800mm規(guī)格，巷道中心設(shè)計(jì)凈高4043mm，凈面積約19m2，腰線距底板1500mm，腰線處凈寬5200mm。凈斷面如下圖所示。

（2）針對頂板穩(wěn)定區(qū)域，選擇錨網(wǎng)索聯(lián)合鋼帶、鋼筋梯以及2.8m規(guī)格液壓走向抬棚的混合支護(hù)，采用700mm×800mm的錨桿間排距規(guī)格，相應(yīng)的錨索間排距選擇1600mm×1600mm的規(guī)格，整個(gè)巷道中心的凈高為4000mm，凈下寬為6500mm。

2.優(yōu)化錨網(wǎng)支護(hù)參數(shù)

（1）巷頂錨桿支護(hù)參數(shù)：巷頂位置選擇兩塊長2800mm、寬900mm的鋼筋網(wǎng)與一條異型鋼帶，該鋼筋網(wǎng)選擇6.5mm直徑的鋼筋進(jìn)行焊接，采用700mm×800mm規(guī)格的錨桿間排距；巷頂位置的錨桿選擇Φ22×2400mm規(guī)格的左旋普通螺紋鋼錨桿；錨固方法，選擇樹脂加長錨固方式，對應(yīng)的長度為1.1m；錨桿的預(yù)警扭矩必須在300 N·m以上，相應(yīng)的施加時(shí)間則需要在10min內(nèi)完成。

錨網(wǎng)+36U圓弧拱棚+順巷液壓抬棚支護(hù)斷面圖

（2）巷頂錨索支護(hù)參數(shù)及要求：選擇1600mm×1600mm規(guī)格的錨索間排距，分別在每一排的錨索中打注4根Φ21.6mm＋1×19股錨索；錨索托盤選擇雙塊長320mm、寬250mm的廢舊U型鋼大托盤，采用十字的模式進(jìn)行疊加安裝；錨索的初始張拉需要保持在250KN以上。

（3）巷道下幫支護(hù)參數(shù)及要求：巷道下幫選擇雙層菱形金屬網(wǎng)+3.8m長鋼筋梯的模式，采用800mm×800mm規(guī)格的錨桿間排距；在下幫位置打注5根Φ22× 2400mm左旋普通螺紋鋼錨桿；每一根錨桿分別配套選擇“一短一長”模式的錨固劑。

（4）巷道上幫支護(hù)參數(shù)及要求：巷道上幫位置選擇單層菱形金屬網(wǎng)+4.6m長鋼筋梯的模式，同樣采用800mm×800mm規(guī)格的錨桿間排距；在上幫位置打注6根Φ22× 2400mm左旋普通螺紋鋼錨桿。

三、掘進(jìn)臨時(shí)支護(hù)管理

1．巷道掘進(jìn)的前探梁臨時(shí)支護(hù)需要選擇4m長π型鋼梁（3根），每一根π型鋼梁都需要采用3個(gè)卡扣來進(jìn)行固定處理，各個(gè)π型鋼梁并排軸線間距之間必須保持均勻與平行，同時(shí)需要在π型鋼梁上方位置背設(shè)方木，且需要進(jìn)行鋼筋網(wǎng)接頂處理，以此避免頂板出現(xiàn)掉渣現(xiàn)象。

2．頂板進(jìn)行穩(wěn)定時(shí)，每一次循環(huán)掘尺為1.6m；頂板進(jìn)行破碎時(shí)，每一次循環(huán)掘尺為0.8m。

四、錨網(wǎng)支護(hù)巷道離層監(jiān)測

1．在對錨網(wǎng)支護(hù)巷道進(jìn)行離層監(jiān)測時(shí)，分別在50m的間隔距離位置安裝機(jī)械式Y(jié)HDW150型頂板離層儀，當(dāng)離層儀距離掘進(jìn)工作面50m范圍的情況下，應(yīng)當(dāng)每日進(jìn)行一次觀測，其余的離層儀至少需要每周進(jìn)行一次觀測。

2．針對頂板離層指示儀而言，強(qiáng)硬的淺基點(diǎn)需要在錨桿端進(jìn)行固定，深度控制位3000mm，而深基點(diǎn)應(yīng)當(dāng)在8000mm進(jìn)行固定。同時(shí)，需要針對頂板離層所觀測的讀數(shù)進(jìn)行分析，并且需要與企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，倘若其已經(jīng)超過標(biāo)準(zhǔn)的臨界值，則需要及時(shí)選擇錨網(wǎng)+5.2m規(guī)格36U圓弧拱棚+2.8m規(guī)格液壓走向抬棚進(jìn)行支護(hù)處理。

3．據(jù)觀測分析（頂板下沉量觀測數(shù)據(jù)見下表），離層儀安裝以后的10d以內(nèi)，3米淺基點(diǎn)位置的下沉量低于5mm/d，而8米深基點(diǎn)的下沉量則高于5mm/d，這個(gè)位置遭遇構(gòu)造帶，需要優(yōu)化支護(hù)方法；離層儀安裝以后的50d以內(nèi)：3米淺基點(diǎn)位置的下沉量低于3mm/d，而8米深基點(diǎn)的下沉量也低于3mm/d。

頂板離層監(jiān)測數(shù)據(jù)表

五、錨網(wǎng)支護(hù)效果分析

1．25020下巷實(shí)驗(yàn)位置的頂板離層儀安裝50天內(nèi)，3m淺基點(diǎn)每日平均下沉量為0.88mm，8m深基點(diǎn)每日平均下沉量為0.97mm，均控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)。

2．預(yù)測卸壓后，掘進(jìn)施工仍會存在一定程度的沖擊，但整個(gè)巷道周邊的移進(jìn)量能夠保持穩(wěn)定，支護(hù)效果較為理想。

3．相較于煤柱段錨網(wǎng)索+36U的支護(hù)模式，穩(wěn)定段選擇的支護(hù)模式每米成本節(jié)約了3000元，與之前選擇的模式相比，每米成本節(jié)約了10000元左右。

六、結(jié)語

1.根據(jù)巷道實(shí)際地質(zhì)情況，對25020下巷采用錨桿錨索組合支護(hù)方案，該方案在掘進(jìn)期間可有效控制巷道圍巖變形，可供類似礦山參考。

2.通過上述實(shí)踐表明,采用錨網(wǎng)索支護(hù)可以充分調(diào)動深部圍巖的強(qiáng)度,增加支護(hù)整體強(qiáng)度,有效解決高應(yīng)力軟巖巷道的穩(wěn)定性控制問題,保證圍巖穩(wěn)定性。此外，采用錨網(wǎng)索支護(hù)方式還需要根據(jù)工程地質(zhì)條件合理選用支護(hù)材料和構(gòu)件,在保證工程安全的前提下要考慮經(jīng)濟(jì)性。

（作者單位：河南大有能源股份有限公司躍進(jìn)煤礦）

（責(zé)任編輯：龐永厚）