金寶屯煤礦采區(qū)軟巖巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律與支護歷程

王曉明

摘? ? 要：本文分析了金寶屯煤礦采區(qū)巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，通過實踐總結了該礦軟巖支護歷程，為深部煤層軟巖巷道的支護提供了重要的借鑒意義。

關鍵詞：深部煤層;軟巖巷道;支護技術探索

1? 引言

金寶屯煤礦位置內蒙古科左后旗境內，中央并列式立井開拓。-650m單一水平分帶式開采，地面絕對標高132.5m，煤層開采深度800米左右，設計單翼開采年產量90萬噸/年，進入煤系地層，圍巖為軟巖，礦壓明顯，采準巷道支護困難。從2004年建礦投產到現(xiàn)在16中，本礦對多種支護形式進行嘗試，取得實效，本人對金寶屯煤礦采區(qū)巷道礦壓進行分析和支護實踐進行總結，以便對軟巖支護有新的探索。

2? 工程地質條件

煤層頂?shù)装鍘r石物理性質。

老頂：粉砂巖，厚度在9m～10m，灰綠色，泥質膠結。

直接頂：粉砂巖，厚度在1.3m～1.65m，灰色塊狀致密較軟。

偽頂：炭質頁巖，厚度在0m～1.05m，灰色塊狀。

直接底：泥巖，厚度在20m～50m，灰黑色，層狀質軟。

3? 礦井地壓

金寶屯煤礦礦山壓力特征，主要是采區(qū)工作面兩道壓力明顯，圍巖膨脹和糯變，工作面頂板下沉和冒高，煤壁的片幫和掉塊，底板的隆起，因此我們重點研究井巷地壓。

3.1? 自重應力

煤層賦存深度距離地表近800m，上覆巖層以泥巖，泥質砂巖為主，遇水易泥化，巖體具較大的糯變形能，這樣，巖體內某一點的垂直正應力和水平正應力可以認為相等，按下式計算

3.2? 構造應力

金寶屯煤層沉積盆地，在煤層沉積形成后，受構造變動影響，斷層向斜構造以北東向為主，實測地應力較大，應力平均值為38npw已現(xiàn)經開采和正在開采，N301區(qū)、S102區(qū)存在斷層構造，落差在2.7以上，裂隙密度約5條/kg，N105區(qū)接近煤盆地沉積中心，靠近兩南屯向斜構造軸部，煤層直接頂板泥巖粉砂質泥巖互層較厚，可達18m，加之兩側N102區(qū)和N106區(qū)已回采完畢，采空區(qū)尚未冒壓落實，按遼寧工程技術大學計算結果來看，不支護條件受塑半徑kp=19.948m，故而影響到N105區(qū)工作面上下兩道礦壓明顯增大，掘進期間和回采階段兩道大量冒頂，冒頂長度達4m之多，寬度5m以上。

3.3? 頂?shù)装鍘r石

我們對井巷冒落帶進行觀測和計算

冒落帶。煤層采出后，由于頂板巖層的平衡狀態(tài)遭到破壞，從而導致頂板塌落形成冒落帶。金寶屯煤礦屬于傾斜煤層，冒落高度可按下式計算

金寶屯煤礦在N106區(qū)工作面送開切眼，采用錨桿、錨索聯(lián)合支護形式，曾經先后三次出現(xiàn)大面積頂板下沉冒落事故，自巷道底板量至最大冒落點，可達14.7m高度，創(chuàng)出巷道高度3.6m，與計算結果相吻。

金寶屯煤礦頂板巖性為泥巖，單向抗壓強度σc=18Mpn

采用三節(jié)棚支護，頂板表現(xiàn)出塑性變形，雖然經過多次拉底也無法達到圍巖穩(wěn)定巷道不變形，N102區(qū)回風順槽頂?shù)滓平坑^測記錄如下：

4? 支護實踐

本礦在上級部門支持下，不斷地探索金寶屯煤礦軟巖支護形式，其演變大致可分四個階段。

第一階段初始階段。金寶屯煤礦于2003年三月進入首采區(qū)的采區(qū)準備，采用錨錨桿噴漿支護形式，施工10m后原錨噴支護巷道發(fā)生變形，噴體脫落，斷頂移近量達1m，隨后改為25U單層圓棚支護，滿鋪零星金屬網(wǎng)，掘進支護20m后，2.5m圓棚頂梁發(fā)生扭曲變形，為加強支護增加支護密度，棚距改為1m三架，

第二階段，嘗試階段。巷道采用復合支護錨噴網(wǎng)+36U型鋼支架，本礦在N106區(qū)穿層皮帶道進行錨網(wǎng)+36U型鋼聯(lián)合支護，錨桿支護參數(shù)：錨桿直徑φ22mm，材質等強左螺紋鋼，長度2.4m，間排距700mm×800mm，給棚36U型鋼圓棚一米3架，由于錨桿支護強度不夠，頂板離層下沉，單層鋼支護承載過大變形，后又翻給雙層圓棚。

第三階段，采用三節(jié)棚快速掘進，再翻給雙圓棚，增加支護強度，由于翻給棚時頂板易冒落，易出現(xiàn)頂板事故，且勞動強度大，支護效果還不理想

第四階段，錨索聯(lián)合支護，

中國礦大與我礦工程技術人員在我礦搞軟巖巷道聯(lián)合支護試驗取得成功。

總結分析金寶屯煤礦軟巖回采巷道變形破壞特征以及發(fā)生強烈變形破壞的原因，從加固破碎巖體和提高支護阻力兩方面綜合研究入手，采用錨網(wǎng)噴架棚聯(lián)合支護，使 U型鋼棚和錨網(wǎng)噴支護分別在承載力和支護工藝上實現(xiàn)優(yōu)勢互補，形成一個高效而穩(wěn)定的圍巖承載體系。

錨桿支護參數(shù)

頂板和幫錨桿采用Φ22×2400mm的螺紋鋼錨桿，樹脂藥卷錨固，錨桿間排距800mm×800mm。底板采用水脹錨桿控制底鼓，水脹錨桿通過膨脹錨固，可以實現(xiàn)全長錨固，錨桿間排距為900mm×800mm。

錨索支護參數(shù)

頂板采用Φ17.8mm×7000mm的錨索加強支護，樹脂藥卷錨固，錨索間排距800mm×800mm。

U型鋼棚支護參數(shù)

采用雙層U40型鋼圓形棚，每節(jié)搭接長度為 550 =mm，每搭接處上4套卡纜，棚子每米三架。

金寶屯煤礦通過支護改革，將單純U型鋼棚支護改為錨網(wǎng)噴架棚聯(lián)合支護，極大的改善了工人的作業(yè)環(huán)境，減小了工人的勞動強度，減少了工作人員，節(jié)約了支護成本，有利于安全生產，效果很顯著，并且為深部煤層軟巖巷道的支護提供了重要的借鑒意義。