泥質(zhì)頂板巷道圍巖安全支護(hù)技術(shù)研究

(河南理工大學(xué)　河南　焦作　454000)

一、工程地質(zhì)

某礦批采煤層為3-15#，生產(chǎn)規(guī)模為120萬(wàn)t/a，其中3#煤層井田面積為7.5101km2，9、15#煤層井田面積為9.9936km2，全井田3、9、15#煤層最大井田面積為11.668 km2。平均含煤總厚6.36m。

煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單—較簡(jiǎn)單，一般含0-2層夾矸，夾矸厚度0.05-0.60m。煤層頂板巖性為泥巖，底板巖性為鋁質(zhì)泥巖。

二、泥質(zhì)頂板巷道錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)原則

(一)一次支護(hù)原則

錨桿支護(hù)要避免二次或多次支護(hù)，應(yīng)盡可能一次支護(hù)就能有效控制圍巖變形。這是實(shí)現(xiàn)礦井高效、安全生產(chǎn)的要求，為采礦服務(wù)的巷道和硐室等工程，需要保持長(zhǎng)期穩(wěn)定，不能經(jīng)常維修。

(二)高預(yù)應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散原則

預(yù)應(yīng)力是錨桿支護(hù)中的關(guān)鍵因素，是區(qū)別錨桿支護(hù)是被動(dòng)支護(hù)還是主動(dòng)支護(hù)的參數(shù)，只有高預(yù)應(yīng)力的錨桿支護(hù)才是真正的主動(dòng)支護(hù)，才能充分發(fā)揮錨桿支護(hù)的作用。

(三)“三高一低”原則

即高強(qiáng)度、高剛度、高可靠性與低支護(hù)密度原則。在提高錨桿強(qiáng)度(如加大錨桿直徑或提高桿體材料的強(qiáng)度)、剛度(提高錨桿預(yù)應(yīng)力、全長(zhǎng)錨固)，保證支護(hù)系統(tǒng)可靠性的條件下，降低支護(hù)密度，減少單位面積上錨桿數(shù)量，提高掘進(jìn)速度。

(四)相互匹配原則

錨桿各構(gòu)件，包括托板、螺母、鋼帶等的參數(shù)和力學(xué)性能應(yīng)該相互匹配，錨桿與錨索的參數(shù)與力學(xué)性能應(yīng)相互匹配，最大限度地發(fā)揮錨桿支護(hù)的整體支護(hù)作用。

(五)可操作性原則

錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方案應(yīng)該有可操作性，有利于施工管理和掘進(jìn)速度的提高。

(六)安全經(jīng)濟(jì)原則

在保證巷道圍巖支護(hù)效果與安全程度，技術(shù)上可行、施工上可操作的條件前提下，盡量做到經(jīng)濟(jì)合理，有利于降低巷道支護(hù)綜合成本。

三、泥質(zhì)頂板巷道錨桿、錨索支護(hù)及噴漿參數(shù)

集中軌道巷毛寬5040m，毛高3720mm，泥質(zhì)頂板巷道錨桿、錨索支護(hù)如圖1所示。巷道錨桿、錨索支護(hù)后進(jìn)行表面噴漿支護(hù)，頂板和兩幫噴漿厚度均為150mm。泥質(zhì)頂板巷道為5根錨桿，間距1150mm；兩幫各布置4根錨桿，錨桿之間間距為1000mm，排距為1200mm。具體支護(hù)參數(shù)為：

(一)頂板錨桿

(二)頂板錨索

(三)表面噴漿

設(shè)計(jì)方案中噴射混凝土強(qiáng)度是C20，噴射混凝土配比為：水泥∶砂子∶石子=1∶2∶2。剛開始噴時(shí)可適度減少石子摻量。水灰比為0.4～0.5。設(shè)計(jì)方案中噴漿厚度為150mm，一次噴射混凝土厚度為50～70mm，并要及時(shí)復(fù)噴，復(fù)噴間隔時(shí)間不得超過2個(gè)小時(shí)。否則應(yīng)用高壓水重新沖洗受噴面。

圖1　泥質(zhì)頂板巷道錨桿、錨索支護(hù)

四、支護(hù)效果監(jiān)測(cè)分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圍巖變形情況在巷道開口處設(shè)置兩處測(cè)點(diǎn)，每2天觀測(cè)一次；圖2是巷道圍巖變形觀測(cè)數(shù)據(jù)圖。

由圖2可看出，采用該支護(hù)方案之后，泥質(zhì)頂板巷道變形約30天趨于穩(wěn)定。頂板泥質(zhì)巖厚地質(zhì)環(huán)境不好的地段變形相對(duì)較大，持續(xù)60天左右趨于穩(wěn)定，最終巷道兩幫最大變形量約為155mm，頂?shù)装遄畲笞冃瘟考s為60mm，目前泥質(zhì)頂板巷道維護(hù)狀況良好。

圖2　巷道圍巖變形觀測(cè)數(shù)據(jù)

【參考文獻(xiàn)】

[1]孫景權(quán).復(fù)合軟巖巷道聯(lián)合支護(hù)研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2012,(8):36-37.

[2]趙樹華.巷道修復(fù)注漿加固技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].中國(guó)煤炭工業(yè),2008,(10):41-42.