急傾斜極軟煤層錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

魏永啟

（兗州煤業(yè)股份有限公司，山東 鄒城 273500）

1 礦井概況

柴達(dá)爾煤礦位于青海省海北藏族自治州剛察縣北部與祁連縣相鄰的地帶，井田東西走向4.5km，南北傾斜平均寬0.25～0.65km，井田水平面積約1.8km2，斜面積2.8km2。M1煤層為礦井主要可采煤層，煤層厚度16.47～66.57m，煤層傾角50～70°，煤層普氏硬度系數(shù)0.5，全區(qū)可采。煤層頂?shù)装鍙?qiáng)度低，裂隙發(fā)育。其頂?shù)装鍘r性特征詳見表1。

礦區(qū)位于祁連山褶皺擠壓帶中段，大通河中游中新生帶構(gòu)造拗陷中。礦區(qū)處于哈達(dá)～呼達(dá)斯不對稱向斜的中段北翼，展布方向為NW-SE45°，傾向SW，呈一走向變化趨勢受南F0轉(zhuǎn)折形態(tài)控制的單斜構(gòu)造。地層傾角由西向東逐漸變陡。地表煤巖層產(chǎn)狀局部變化較大，至深部漸趨穩(wěn)定，礦區(qū)內(nèi)走向上未發(fā)現(xiàn)明顯的褶曲。井田內(nèi)主要斷層詳見表2。

表1 M1煤層頂?shù)装鍘r性特征表

2 巷道支護(hù)試驗方案

2.1 試驗巷道概況

試驗地點：3750工作面運(yùn)輸順槽和回風(fēng)順槽距切眼50～100m范圍。

3750工作面面長10～18m，推進(jìn)長度220m，采用炮采滑移頂梁放頂煤工藝開采，采煤高度2.4m，放煤高度7.2m。

2.2 巷道斷面設(shè)計

巷道凈斷面按支護(hù)最大允許變形后的斷面進(jìn)行設(shè)計，同時巷道凈高、凈寬要符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《煤礦巷道斷面和交岔點設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)要求。據(jù)此選用矩形巷道，設(shè)計凈寬2.5m，凈高2.1m，巷道凈斷面積為5.04m2。巷道斷面見圖1。

表2 主要斷層（推覆體）一覽表

圖1 巷道設(shè)計斷面圖（單位：mm）

2.3 巷道支護(hù)參數(shù)

采用錨網(wǎng)支護(hù)方式，錨桿選用管縫式錨桿，錨桿間排距700×700mm。金屬網(wǎng)選用菱形金屬，采用對接方式進(jìn)行連接，每一扣相隔100mm，當(dāng)頂板、幫部的巖石或煤層較為破碎時，則金屬網(wǎng)采用搭接方式進(jìn)行，搭接長度為50mm，每一扣相隔200mm，采用12#鐵絲雙股綁扎。

（1）錨桿長度

按巷道圍巖松動圈理論計算錨桿長度：

式中：

L-錨桿全長，m

B-組合拱厚度（根據(jù)圍巖松動圈值，取1.1m）；

D-錨桿間排距，0.7m；

L1-錨桿外露長度，m（錨桿外露不計）；

根據(jù)計算及現(xiàn)場錨桿拉拔力測試結(jié)果，確定錨桿長度為1.8m。

（2）錨桿間距、排距

① 按加固拱原理計算錨桿間距：

式中：

D-錨桿間距，m；

L-錨桿全長，m。

② 按經(jīng)驗公式計算錨桿間距：

式中：

D-錨桿間距，m；

N-圍巖影響系數(shù)，取1.1。

根據(jù)計算，考慮巷道實際狀況，確定錨桿間排距為0.7m。

3 礦壓觀測

為檢驗巷道錨桿支護(hù)效果，評價支護(hù)方式、支護(hù)參數(shù)對巷道圍巖條件的適應(yīng)性，在試驗巷道內(nèi)對頂板離層、巷道圍巖變形進(jìn)行觀測。統(tǒng)計結(jié)果如下：

（1）圍巖變形觀測：運(yùn)輸順槽頂?shù)装謇塾嬕平科骄?3mm，兩幫累計移近量平均27.5mm；回風(fēng)順槽頂?shù)装謇塾嬕平科骄?2mm，兩幫累計移近量平均10.5mm。

（2）頂板離層觀測：運(yùn)輸順槽頂板深基點離層量平均為25mm，淺基點離層量平均21mm；回風(fēng)順槽深基點離層量平均17.5mm；淺基點離層量平均18mm。

4 結(jié)語

采用主動支護(hù)形式的管縫式錨桿支護(hù)段，巷道圍巖變形量較小，能夠滿足工作面回采過程中對行人通道及通風(fēng)要求，降低了職工的勞動強(qiáng)度，節(jié)約了生產(chǎn)成本。相較于坑木支護(hù)，采用錨網(wǎng)支護(hù)后，每米巷道綜合成本減少223元，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。