煤礦巷道錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用探究

張晨

摘 要：本文通過極軟巖巷道與深部沿空留巷實(shí)例分析，介紹了錨桿支護(hù)的應(yīng)用效果。實(shí)踐表明：錨桿支護(hù)已經(jīng)成為我國煤礦巷道首選的、安全高效的主要支護(hù)方式，顯著提高了巷道支護(hù)效果，保證了采煤工作面的安全、快速推進(jìn)，促進(jìn)了煤炭產(chǎn)量的大幅度增長。

關(guān)鍵詞：巷道支護(hù);錨桿支護(hù);成套技術(shù)

1煤礦巷道錨桿支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

錨桿支護(hù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于煤礦各類巷道。在千米深井高地應(yīng)力巷道、軟巖巷道、強(qiáng)烈動(dòng)壓影響巷道、沿空掘巷與留巷等復(fù)雜困難條件取得較好效果。下面介紹兩個(gè)典型的應(yīng)用實(shí)例。

1.1軟巖巷道

平莊紅廟煤礦是我國典型的軟巖礦井。煤層及頂?shù)装鍘r層膠結(jié)差，煤巖體強(qiáng)度低、松散破碎、易風(fēng)化、易崩解、遇水膨脹等特性，致使巷道支護(hù)困難。為了解決該支護(hù)難題，在回采巷道進(jìn)行了錨桿支護(hù)研究和試驗(yàn)。

煤層平均厚度5199m，抗壓強(qiáng)度僅為418MPa，層理、節(jié)理發(fā)育。頂板砂質(zhì)泥巖強(qiáng)度為15～25MPa;直接底也為砂質(zhì)泥巖，單軸抗壓強(qiáng)度為2315MPa，具有膨脹性。以回風(fēng)巷為例，掘進(jìn)斷面呈直墻半圓拱形，寬318m，墻高112m。巷道埋深350～400m。巷道采用樹脂全長預(yù)應(yīng)力錨固支護(hù)。錨桿直徑22mm，長度214m，樹脂全長錨固。采用W護(hù)板與鋼筋網(wǎng)（頂板）、菱形金屬網(wǎng)（幫）護(hù)表。錨桿全部垂直巷道表面打設(shè)。錨桿排距900mm，間距850mm;每排每幫2根錨桿，間距600mm。錨桿預(yù)緊力矩為400N#m。錨索直徑22mm，長度413m，樹脂端部錨固。每118m打3根錨索。錨索預(yù)緊力為200～250kN?；仫L(fēng)巷錨桿支護(hù)布置如圖1所示。

在掘進(jìn)期間，兩幫移近量為79mm，頂?shù)装逡平繛?81mm，而且主要是底臌量。頂板淺部離層為14mm，深部離層為23mm。巷道變形量小，圍巖完整、穩(wěn)定。在回采影響期間，巷道在距采煤工作面40～50m范圍內(nèi)開始受到明顯采動(dòng)影響，特別是30m以后影響強(qiáng)烈。在距采煤工作面3m的位置，兩幫移進(jìn)量達(dá)到256mm;頂板下沉量達(dá)到110mm。但總體來看，圍巖變形不大，滿足了安全生產(chǎn)的需要。

1.2深部沿空留巷

為了解決沿空留巷支護(hù)難題，在唐口煤礦進(jìn)行了高預(yù)應(yīng)力、高韌性、強(qiáng)力支護(hù)技術(shù)研究與試驗(yàn)。試驗(yàn)巷道為5121B10工作面回風(fēng)巷，煤層平均厚度114m，傾角22b，單軸抗壓強(qiáng)度為812MPa。確定回風(fēng)巷巷內(nèi)支護(hù)采用強(qiáng)力錨桿、錨索組合支護(hù)。支護(hù)參數(shù)：錨桿直徑22mm，長度214m，樹脂加長錨固。采用W鋼帶與金屬網(wǎng)護(hù)頂。錨桿排距為1000mm，頂板每排6根錨桿，上幫4根，下幫2根。錨桿預(yù)緊力矩為500N#m。錨索直徑為22mm，長度613m。頂板每210m安裝2根錨索。錨索張拉力為300kN。從巷道掘進(jìn)到穩(wěn)定期間，兩幫移近量為149mm，頂?shù)装逡平繛?1mm，頂板離層很小，支護(hù)狀況良好。

留巷期間，巷道圍巖位移顯著增加。從工作面前方10m到后方90m內(nèi)，頂?shù)装逡平吭黾?63mm，但位移總體不大，圍巖與充填體穩(wěn)定。在留巷復(fù)用期間，即作為下一工作面的運(yùn)輸巷，經(jīng)受了二次采動(dòng)影響，但回采工作面超前支承壓力影響不太明顯。部分地段底臌與煤幫變形較大，進(jìn)行了擴(kuò)巷。整個(gè)留巷復(fù)用期間，圍巖變形基本控制在允許的范圍內(nèi)。1813煤炭學(xué)報(bào)2010年第35卷

1.3唐口煤礦巷道支護(hù)

本礦井煤層埋藏深一般在700～1200m之間，3層煤的主要開采區(qū)域埋深在700～1000m左右。

從以上分析可以看出，唐口礦井3層煤頂?shù)装鍘r石除少數(shù)泥巖、粘土巖強(qiáng)度較低外，其余砂巖層的強(qiáng)度均較高，采用常規(guī)的支護(hù)方式是可行的。根據(jù)徐州、新汶千米深井巷道及兗州、龍口礦區(qū)軟巖巷道

支護(hù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)本礦井巷道支護(hù)考慮如下：

1、井底車場(chǎng)巷道及硐室：井底車場(chǎng)布置在中、細(xì)砂巖層中。車場(chǎng)巷道采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，主要硐室采用錨噴、砼或鋼筋砼復(fù)合支護(hù)。

2、主要石門及大巷：設(shè)計(jì)考慮以錨噴為主，煤層大巷、部分圍巖巖性差的巷道及斷層兩側(cè)采用拱形U形鋼支架、錨網(wǎng)噴復(fù)合支護(hù)方式。

3、回采順槽：從目前支護(hù)現(xiàn)狀看，回采順槽有的采用注漿錨桿加金屬網(wǎng)支護(hù)，有的采用U型鋼支護(hù)，兗州礦區(qū)正在進(jìn)行回采順槽的錨網(wǎng)加鋼筋梯支護(hù)方式，大部分礦仍采用梯形工字鋼棚支護(hù)。針對(duì)本礦井埋藏深，地壓大，煤層堅(jiān)固性系數(shù)較小，地溫較高的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)考慮采用錨網(wǎng)主動(dòng)支護(hù)，防止煤體早期離層或破碎。同時(shí)為有利于井下氣候環(huán)境的改善，巷道需采用隔熱材料涂層，因此設(shè)計(jì)推薦采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，由于本礦井地壓大，為了安全施工與生產(chǎn)，順槽支護(hù)在錨網(wǎng)噴的基礎(chǔ)上，再加礦用工字鋼單棚復(fù)合支護(hù)，施工和生產(chǎn)過程中根據(jù)實(shí)際揭露圍巖情況，可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

3結(jié)論

實(shí)踐證明，錨桿支護(hù)是經(jīng)濟(jì)、有效的支護(hù)技術(shù)，是煤礦實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效生產(chǎn)必不可少的關(guān)鍵技術(shù)之一。