靈北煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)研究

賈政華

（山西焦煤西山煤電有限公司，山西 太原 030024）

1 概況

靈北煤礦位于呼倫貝爾扎賚諾爾西翼的西南部，近年來(lái)，隨著礦井開(kāi)采范圍向西延伸，開(kāi)采煤層的變厚，礦井四盤(pán)區(qū)采用大采高回采工藝，巷道斷面尺寸也相應(yīng)增大，第一、第二回風(fēng)大巷和膠帶機(jī)大巷都采用的是沿底掘留頂煤的掘進(jìn)方式，巷道不同程度地出現(xiàn)了頂板破碎、巷道表面位移變形量大、巷修工程量大等問(wèn)題。通過(guò)重新設(shè)計(jì)研究，膠輪車大巷改用見(jiàn)頂見(jiàn)底掘進(jìn)并采用高預(yù)緊力加強(qiáng)支護(hù)的方式。

四盤(pán)區(qū)主采3#煤層，平均厚度是5.6m，傾角為2～10°，平均為6°。

頂?shù)装鍘r性及強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果如表1所示。

2 膠輪車大巷支護(hù)設(shè)計(jì)

膠輪車大巷設(shè)計(jì)矩形斷面，掘進(jìn)斷面寬5800mm，高5600mm，面積32.48m2；凈斷面寬5500mm，高5150mm，面積28.325m2。

支護(hù)方案：

（1）頂板支護(hù)

22#左旋無(wú)縱筋螺紋鋼筋錨桿，長(zhǎng)度2400mm，每排6根錨桿，錨桿排距1000mm，間距1000mm。錨索2-1-2布置，排距1m，采用5300mm高強(qiáng)度低松弛預(yù)緊力鋼絞線。網(wǎng)片規(guī)格：采用Ф6.5mm的鋼筋網(wǎng)。

表1 頂?shù)装鍘r性及強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

（2）巷幫支護(hù)

22#左旋無(wú)縱筋螺紋鋼筋錨桿，長(zhǎng)度2400mm，錨桿排距1000mm，間距1000mm。錨索3-2-3布置，排距1m，采用5300mm高強(qiáng)度低松弛預(yù)緊力鋼絞線。網(wǎng)片規(guī)格：采用Ф6.5mm鋼筋網(wǎng)。

支護(hù)設(shè)計(jì)布置如圖1所示。

圖1 支護(hù)設(shè)計(jì)布置圖

3 礦壓監(jiān)測(cè)

3.1 錨桿、錨索受力分析

通過(guò)巷道錨桿、錨索受力分析能夠?qū)﹀^桿、錨索支護(hù)的工作情況有所掌握。錨桿、錨索測(cè)力計(jì)綜合測(cè)站布置在膠輪車大巷1000m附近，錨桿、錨索的受力變化如圖2、圖3所示。

由圖2、3分析可知：

（1）頂板錨桿在巷道掘進(jìn)期間的受力變化比較明顯，受力基本是增大的，表明錨桿在控制巷道頂板的穩(wěn)定性方面發(fā)揮了應(yīng)有的支護(hù)作用。

（2）錨索受力和施工時(shí)施加的預(yù)緊力大致是相等的，說(shuō)明錨索施加高預(yù)緊力能使巷道頂板的穩(wěn)定性得到一定的維護(hù)，起到主動(dòng)及時(shí)支護(hù)的作用。

（3）巷幫一幫頂角錨桿受力變化是先減小，后增大，再減小，而另一面正好相反，是先增大，后減小，再增大，說(shuō)明巷幫頂角錨桿的受力變化是復(fù)雜的。

圖2 頂板錨桿受力圖

圖3 頂板錨索受力圖

3.2 巷道表面位移變化分析

（1）膠輪車大巷沿底掘和見(jiàn)頂見(jiàn)底掘支護(hù)效果對(duì)比

在膠輪車大巷見(jiàn)頂見(jiàn)底掘進(jìn)段設(shè)3個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別為1#、2#和3#，在膠輪車大巷沿底掘留頂煤段設(shè)2個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別為4#和5#，其寬度變化對(duì)比如圖4所示。

圖4 膠輪車大巷寬度變化對(duì)比圖

由上圖分析可知：

① 在膠輪車大巷見(jiàn)頂見(jiàn)底掘進(jìn)的1#測(cè)點(diǎn)寬度變化差為330mm，2#測(cè)點(diǎn)為365mm，3#測(cè)點(diǎn)為350mm；沿底掘的4#為1300mm，5#為1000mm。

② 由圖可以看出見(jiàn)頂見(jiàn)底掘進(jìn)時(shí)巷幫最大位移量為365mm，而沿底掘進(jìn)時(shí)巷幫最大位移量為1300mm，見(jiàn)頂見(jiàn)底掘進(jìn)段巷幫位移量明顯小于沿底掘留頂煤時(shí)。

（2）膠輪車大巷與同期掘進(jìn)和前期掘進(jìn)的第一、第二回風(fēng)大巷進(jìn)行對(duì)比

膠輪車大巷布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)1#、2#和3#，在第一、第二回風(fēng)大巷與膠輪車同期掘進(jìn)處布置了6#和7#測(cè)點(diǎn)，一回、二回前期掘進(jìn)處布置8#和9#測(cè)點(diǎn)。寬度變化如圖5所示。

圖5 膠輪車大巷和一回、二回大巷位移變化對(duì)比

由上圖分析可知：

① 膠輪車大巷見(jiàn)頂見(jiàn)底掘進(jìn)的1#測(cè)點(diǎn)寬度變化差為330mm，2#測(cè)點(diǎn)為365mm，3#測(cè)點(diǎn)為350mm；與膠輪車大巷同期掘進(jìn)的第一回風(fēng)大巷6#測(cè)點(diǎn)寬度變化差為810mm，第二回風(fēng)大巷7#測(cè)點(diǎn)為1152mm；前期掘進(jìn)的一回8#測(cè)點(diǎn)為874mm，二回9#測(cè)點(diǎn)為1112mm。

② 膠輪車大巷寬度最大變化量是365mm，而同期掘進(jìn)的一回、二回分別為810mm和1152mm，一回、二回的變化量遠(yuǎn)大于膠輪車大巷。

4 結(jié)論

通過(guò)礦壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，膠輪車大巷采用見(jiàn)頂見(jiàn)底掘進(jìn)并采用高預(yù)緊力加強(qiáng)支護(hù)的方式后，能夠很好地控制巷道圍巖的變形量，保證礦井的安全高效生產(chǎn)，能夠?qū)`北煤礦以后的掘進(jìn)支護(hù)提供技術(shù)支持和施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其他類似條件的礦井巷道也有重要的參考意義。