西安煤業(yè)公司北柳技改工程煤巷錨網(wǎng)支護(hù)效果論證

張 參

(遼源礦業(yè)集團(tuán)西安煤業(yè)公司六區(qū)，吉林 遼源 136200)

遼源礦業(yè)集團(tuán)西安煤業(yè)公司六區(qū)北柳區(qū)是為保證六區(qū)正常接續(xù)，延長(zhǎng)礦井壽命的技術(shù)改造工程，首采區(qū)為1011工作面，主采煤層為單一層煤，平均厚度3.0m，為了保障六區(qū)接續(xù)協(xié)調(diào)，提高掘進(jìn)速度，進(jìn)一步降低巷道掘進(jìn)支護(hù)成本，提高支護(hù)強(qiáng)度，施工采用了沿煤層底板巷道，采用錨網(wǎng)+噴漿聯(lián)合支護(hù)工藝，進(jìn)而使平均月進(jìn)度達(dá)到了270m以上。經(jīng)過(guò)1011綜采工作面3個(gè)月的連續(xù)礦壓觀(guān)測(cè)結(jié)果顯示，回風(fēng)順槽、入風(fēng)順槽兩巷道支護(hù)質(zhì)量達(dá)到了回采所需的強(qiáng)度要求，能夠充分保證頂板安全。

1 北柳區(qū)開(kāi)采地質(zhì)條件

北柳區(qū)布置方式為片盤(pán)斜井、水平石門(mén)開(kāi)拓，工作面為走向長(zhǎng)壁后退式開(kāi)采，首采面為1011綜采工作面。煤層為一單斜構(gòu)造，賦存較穩(wěn)定，煤層傾角較緩，煤層平均厚度3.3m，硬度f(wàn)=1.1～1.7，中間無(wú)夾矸，煤層直接頂為泥質(zhì)頁(yè)巖厚度20m以上;局部地段發(fā)育一層炭質(zhì)頁(yè)巖偽頂，厚度在0.1～0.3m之間，且遇水后會(huì)稍有膨脹;煤層老頂為細(xì)砂與泥巖互層，平均單向抗壓強(qiáng)度為40MPa左右。

2 錨網(wǎng)支護(hù)參數(shù)

2.1 補(bǔ)強(qiáng)錨索支護(hù)機(jī)理

西安煤業(yè)公司六區(qū)在以往的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出，沿底巷道的頂煤潛在冒落范圍較大、高度較高，單獨(dú)使用錨網(wǎng)支護(hù)安全系數(shù)相對(duì)較低，頂板出現(xiàn)漏冒現(xiàn)象較多，為了解決這一問(wèn)題，我們采取了在錨桿支護(hù)的基礎(chǔ)上采取補(bǔ)強(qiáng)加固的措施。即巷道頂板除采用高強(qiáng)度錨桿支護(hù)外，還配合使用預(yù)應(yīng)力錨索加固頂板支護(hù)，并將錨索錨固到頂板深部穩(wěn)定的泥巖中。錨索在打入巷道頂板深部穩(wěn)定巖層后，通過(guò)施加外在張拉力，使錨索的集中應(yīng)力得以傳遞到支護(hù)巖層上，并通過(guò)錨索托盤(pán)及鋼筋網(wǎng)等部件，將壓力傳給面積更大的支護(hù)巖層表面。在錨索的預(yù)應(yīng)力作用下，巷道圍巖的整體性和內(nèi)在抗力及強(qiáng)度都得到了有效提高，進(jìn)而達(dá)到了保持圍巖的穩(wěn)定，有效地控制圍巖變形的支護(hù)目的。

2.2 錨桿、錨索參數(shù)計(jì)算

根據(jù)實(shí)際巷道揭露和鉆探結(jié)果，北柳區(qū)掘送巷道頂煤厚度一般平均為1.5m，考慮上部偽頂0.3m，直接頂厚度為2.0m，則巷道的頂板潛在冒落高度為3.5m。

(1)支護(hù)所需錨索最小長(zhǎng)度Lmin。

Lmin=Lx+Lm+Lw=5.0m

式中：Lx為錨索懸吊頂板巖石的厚度，取3.5m;Lm為鋼絞線(xiàn)錨固長(zhǎng)度，取1.3m;Lw為錨索張緊后索繩的外露長(zhǎng)度，取0.2m。

(2)錨索打設(shè)的間距D。

錨索打設(shè)的間距D不應(yīng)超過(guò)錨索索繩長(zhǎng)度的1/2即：D

由于巷道寬度B=4.4m，故取錨索打設(shè)間距為2.0m，每組按3條錨索布置。

(3)錨索排距DP。

錨索排距范圍內(nèi)的鋼絞線(xiàn)其破斷力應(yīng)大于該范圍內(nèi)頂板潛在冒落帶巖石的自重載荷。

DP

式中：DP為錨索排距;n為每組錨索布置的條數(shù)，取2條;P為鋼絞線(xiàn)其破斷力，取26t;B為巷道寬度，取4.4m;Lx為錨索懸吊頂板巖石的厚度，取3.5m;r為巖石容重，取2.0t/m3。

3 施工工藝

3.1 施工工序

截割掘進(jìn)——敲幫問(wèn)頂——臨時(shí)支護(hù)——打、安錨桿——掛金屬網(wǎng)——打、安錨索——噴漿。

3.2 施工機(jī)具

頂板錨桿、錨索鉆孔及安裝采用河北機(jī)械有限公司生產(chǎn)的MQT-120型風(fēng)動(dòng)錨桿機(jī)，錨索安裝還需配備MQ15-180/63型張拉機(jī)。

4 礦壓監(jiān)測(cè)與分析

4.1 巷道掘進(jìn)期間礦壓觀(guān)測(cè)

在1011回采工作面運(yùn)輸、回風(fēng)順槽設(shè)置了2個(gè)礦壓測(cè)站，對(duì)兩條巷道所受靜壓、動(dòng)壓值進(jìn)行觀(guān)測(cè)。Ⅰ號(hào)測(cè)站設(shè)在1011回采工作面運(yùn)輸順槽口以里60m處，頂板設(shè)置CM-200型測(cè)力錨桿2根，LX-Ⅱ型頂板離層指示儀一個(gè)。Ⅱ號(hào)測(cè)站設(shè)在1011回采工作面回風(fēng)順槽門(mén)口以里100m處，頂板設(shè)置CM-200型測(cè)力錨桿2根。

(1)錨桿、錨索錨固力測(cè)試。

經(jīng)采用LDZ200型錨桿拉力器檢測(cè)頂板錨桿錨固力均在130kN以上，而錨索錨固力達(dá)200kN以上。

(2)頂板圍巖深部位移觀(guān)測(cè)。

經(jīng)觀(guān)測(cè)記錄兩條巷道頂板錨索錨固段離層值為3mm；巷道深部1m深基點(diǎn)位移為29mm，2m深基點(diǎn)位移為32mm，3m深基點(diǎn)位移為35mm。

4.2 巷道支護(hù)效果評(píng)述

(1)錨網(wǎng)支護(hù)后巷道圍巖的整體性和穩(wěn)定性較好，巷道形變量小，能夠充分保證支架運(yùn)輸和回采巷道斷面的要求。

(2)錨桿、錨索的錨固效果良好，安全性高，通過(guò)拉拔試驗(yàn)頂板錨桿錨固力在130kN以上，錨索錨固力達(dá)200kN以上。

5 結(jié)論

西安煤業(yè)公司以往采用的U型棚支護(hù)屬于“被動(dòng)”支護(hù)方式，需要進(jìn)行大量的維修和維護(hù)工作，工作大、勞動(dòng)強(qiáng)度高。而錨網(wǎng)支護(hù)是“主動(dòng)”支護(hù)，能有效地控制了圍巖變形，提高了巷道強(qiáng)度和整體性，降低了巷道支護(hù)成本，提高了掘進(jìn)巷道單進(jìn)水平和施工工效、巷道頂板安全可靠性得到了提高。另外，補(bǔ)強(qiáng)錨索的加固支護(hù)形式，能夠有效的減小巷道斷面的形變量，控制頂板巖石下沉離層，有利于頂板安全管理和巷道維護(hù)。西安煤業(yè)公司六區(qū)北柳區(qū)生產(chǎn)實(shí)踐證明在相通頂板條件下，在煤巷中采用錨桿+錨索補(bǔ)強(qiáng)加固支護(hù)方式是可行有效的，但其它煤層地質(zhì)條件的應(yīng)用，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整錨桿、錨索的支護(hù)參數(shù)，以達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的支護(hù)效果。