松軟煤層中巷道幫部錨索支護(hù)參數(shù)優(yōu)化應(yīng)用

霍應(yīng)博

陜西郭家河煤業(yè)有限責(zé)任公司 陜西 寶雞 721505

1 1309工作面布置區(qū)域地質(zhì)情況

1309工 作面走向長2450 m，傾斜長235 m，采煤方法為綜采放頂煤；工作面南側(cè)為未開采區(qū)，北側(cè)為1307綜放工作面采空區(qū)，西側(cè)為1301綜放工作面采空區(qū)。工作面布置區(qū)域的3#煤層為特厚煤層，賦存較為穩(wěn)定，平均厚度11.7 m；該面地質(zhì)構(gòu)造較簡單，沿巷道掘進(jìn)方向有五個(gè)褶曲，褶曲最大幅度80 m，煤層傾角0°～14°；煤層直接頂板為炭質(zhì)泥巖，老頂為粗、細(xì)砂巖且最厚達(dá)4.61 m，底板為砂質(zhì)泥巖，遇水易變軟。

2 掘進(jìn)工作面支護(hù)和來壓破壞情況

2.1 1309工作面回風(fēng)順槽原設(shè)計(jì)支護(hù)方式 1309回風(fēng)順槽巷道斷面為矩形斷面，巷道掘進(jìn)寬度為5.5 m，掘進(jìn)高度為4.0 m，掘進(jìn)斷面面積為22 m2，采用錨網(wǎng)索梁聯(lián)合支護(hù)方式。巷道采用φ22×2400mm左旋無縱筋等強(qiáng)錨桿，錨桿間排距為850×850 mm，錨桿與巷道輪廓線垂直，每根錨桿使用1支MSCK－Z2370型的樹脂錨固劑；巷道頂板錨索采用φ18.9×8300 mm低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，錨索間排距為1100×1700 mm，每根錨索使用1支MSCK2370型和1支MSK2370型的樹脂錨固劑；巷道全斷面鋪設(shè)2000×1100 mm鍍鋅菱形網(wǎng)，網(wǎng)間搭接寬度為100－200 mm，采用“自連自”的方式連接，連接間距為200 mm；巷道全斷面鋪設(shè)采用φ12圓鋼加工制成的鋼帶梁。

2.2 掘進(jìn)時(shí)來壓和巷道破壞情況 1309工作面回風(fēng)順槽掘進(jìn)時(shí)煤爆頻繁，來壓使巷道兩幫移近量明顯、頂板出現(xiàn)離層、底板大面積鼓起及部分地段底板開裂等現(xiàn)象；肩窩鍍鋅菱形網(wǎng)開裂和鋼帶梁端頭崩斷，頂板及肩窩部分錨桿崩斷，給巷道無軌膠輪車運(yùn)輸、設(shè)備安裝造成隱患，對作業(yè)人員構(gòu)成嚴(yán)重的安全威脅。

因此，為保證工作面掘進(jìn)期間的安全，郭家河煤礦進(jìn)行了大量的研究和實(shí)踐，并對現(xiàn)有支護(hù)方式和支護(hù)參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，以提高工作面支護(hù)強(qiáng)度，有效防范礦壓對掘進(jìn)工作面的運(yùn)輸、設(shè)備安裝及生產(chǎn)人員造成的安全威脅。

3 改進(jìn)優(yōu)化后幫部支護(hù)方案

根據(jù)試驗(yàn)，巷道幫部采用錨索錨桿相結(jié)合的支護(hù)方式，在原支護(hù)的巷道幫部每排打設(shè)2根4.3 m的錨索，間排距1700×1600 mm，垂直巷道幫部。原使用錨桿的錨固長度僅為0.7 m，達(dá)不到支護(hù)要求?，F(xiàn)設(shè)計(jì)選用φ18.9×4300mm低松弛預(yù)應(yīng)力錨索，錨固在較為穩(wěn)定的煤層中，將松動的圍巖拉在一起，成為一個(gè)具有自承能力的整體結(jié)構(gòu)。

4 優(yōu)化前后的效果對比

在1309回風(fēng)順槽支護(hù)參數(shù)優(yōu)化前和優(yōu)化后的巷道內(nèi)分別布設(shè)觀測點(diǎn)，每周安排專人對測點(diǎn)數(shù)據(jù)采集一次，通過所采集的數(shù)據(jù)計(jì)算得知：支護(hù)參數(shù)優(yōu)化前每周巷道幫部的移近量為45 mm，優(yōu)化后每周巷道幫部移近量為15 mm，從而大大減少了巷道的維修量。

5 結(jié)論

5.1 錨索與幫部錨桿相結(jié)合的支護(hù)方式，采用性能優(yōu)越的低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線支護(hù)材料。錨索對圍巖松動區(qū)實(shí)施有效支護(hù)，恢復(fù)和提高破裂圍巖的強(qiáng)度；錨索深入煤層內(nèi)部，可以傳遞較大的拉應(yīng)力。錨索、錨桿可以有效互補(bǔ)，聯(lián)合支護(hù)，形成具有較高承載能力和可塑性的錨固層，加強(qiáng)了巷道支護(hù)的安全可靠性。

5.2 煤巷支護(hù)方式改進(jìn)后，顯著改善了巷道圍巖受力狀況，有效控制了礦壓顯現(xiàn)情況下巷道兩幫移近量，提高了支護(hù)效果，保持了圍巖的完整性與穩(wěn)定性。在1309回風(fēng)順槽剩余巷道掘進(jìn)過程中，特別在礦壓顯現(xiàn)頻繁區(qū)域，巷道兩幫變形量很小，極大地減少維修量，降低了巷道維護(hù)費(fèi)用，確保了掘進(jìn)期間安全生產(chǎn)，保障了職工的人身安全。