煤礦斜面巷錨網(wǎng)噴和錨索梁組合支護(hù)方法探索

張君光

摘? 要：伴隨著煤礦資源掘進(jìn)的持續(xù)加深，某地煤礦的礦井開采深度已經(jīng)達(dá)到2200米之多。因為該煤礦煤層需要經(jīng)歷若干次開采動態(tài)壓力和前置壓力的明顯作用，導(dǎo)致煤礦井下巷道嚴(yán)重變形、日常維護(hù)比較困難。技術(shù)部門為了應(yīng)對煤礦傾斜煤層巷道綜合類型頂板支護(hù)難點問題，開發(fā)了一項主動支護(hù)模式：礦井巷道錨網(wǎng)噴和錨索支護(hù)解決方案。采用該方案后，能夠?qū)ο锏理敳坑兄鲃又涡Ч?，能夠減緩煤層有害形變的滋長，延長了巷道的服務(wù)年限。從實際結(jié)果來講，常規(guī)支護(hù)方案，巷道頂板沉降量是90毫米，地面鼓起量是210毫米，上下移近量大約是300毫米;使用現(xiàn)方案后，巷道頂板下沉降量是15毫米，地面鼓起量是20毫米，上下移近量為30毫米。因此礦井巷道錨網(wǎng)噴和錨索梁組合支護(hù)作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)的支護(hù)巷道。

關(guān)鍵詞：傾斜礦面;礦井巷道;錨網(wǎng)噴錨索梁組合;支護(hù)解決方案

中圖分類號：TD82? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）21-0128-02

Abstract： With the continuous deepening of coal mine resources excavation， the mining depth of a certain coal mine has reached as much as 2200 meters. Because the coal seam of the coal mine needs to undergo several obvious effects of mining dynamic pressure and pre-pressure， the underground roadway in the coal mine is seriously deformed and the daily maintenance is more difficult. In order to deal with the difficult problem of roof support of comprehensive type of inclined coal seam roadway in coal mine， the technical department has developed an active support mode： mine roadway anchor net shotcreting and anchor cable support solution. After adopting this scheme， it can actively support the top of the roadway， slow down the growth of harmful deformation of coal seam and prolong the service life of the roadway. From the actual results， in the conventional support scheme， the roadway roof settlement is 90 mm， the ground bulge is 210 mm， and the up and down approach is about 300 mm; after using the current scheme， the roadway roof settlement is 15 mm， the ground bulge is 20 mm， and the up and down approach is 30 mm. Therefore， the combined support effect of anchor net shotcreting and anchor cable beam in mine roadway is far greater than that of conventional support roadway.

Keywords： inclined mine face; mine roadway; combination of anchor wire mesh and shotcreting anchor cable and beam; support solution

前言

伴隨著煤礦資源掘進(jìn)的持續(xù)加深，深度掘進(jìn)的礦井內(nèi)部巷道支護(hù)是當(dāng)今行業(yè)內(nèi)研究的主流課題。某地煤礦的礦井的掘進(jìn)深度已經(jīng)達(dá)到2200米之多，因為該煤礦煤層需要經(jīng)歷若干次開采動態(tài)壓力和前置壓力的明顯作用，導(dǎo)致煤礦井下巷道嚴(yán)重變形、日常維護(hù)比較困難。相關(guān)工程技術(shù)人員為了應(yīng)對煤礦傾斜煤層巷道綜合類型頂板支護(hù)難點問題，實施煤巷錨網(wǎng)噴錨索梁組合支護(hù)解決方案的現(xiàn)場試驗研究是相當(dāng)重要的。

1 試驗煤層巷道基本情況

某地礦井2322及2422風(fēng)巷道處于23采礦作業(yè)區(qū)第二區(qū)段位置，巷道內(nèi)煤層是二號礦井煤層。二號煤層頂棚板為綜合類型頂棚板，直接的頂棚為泥土、砂粒巖石、泥土砂粒巖石滲透層，呈現(xiàn)淡灰色中等大小的細(xì)小顆粒狀，質(zhì)地相對較硬，牢固性系數(shù)f=（5～7），含厚度為（0～0.6）米的C12（二號礦井煤層上側(cè)部分層），厚度為（1.6～3.3）米，平均來講為2.6米，遇到水氣容易膨脹，容易受到風(fēng)化作用的侵蝕;舊頂由K7石灰?guī)r、粗糙砂粒巖石和砂粒泥土巖石構(gòu)成，屬于I類堅固頂棚板。底板是黏土巖石、泥土砂粒巖石，屬于含灰色發(fā)散星星形狀、粒狀鐵礦石材質(zhì)，牢固性系數(shù)f=（3～7）。底板壁厚尺寸約為（1.6～3.6）米，平均厚度約為2.8米，遇到水氣容易膨脹，容易受到風(fēng)化作用的侵蝕。過去的二號礦井煤層巷道通常使用金屬梯形三段棚支護(hù)，井下巷道作業(yè)過程中，因為二號礦井煤層直接頂棚容易遭到風(fēng)化效應(yīng)侵蝕而導(dǎo)致脫落，往往造成巷道支架頂部背接失效，并出現(xiàn)鼓幫、鼓底變形。經(jīng)過一段時間后，很有可能導(dǎo)致直接頂與老頂發(fā)生離層，并推倒支架發(fā)生冒頂事故。為了不破煤層頂板，某地煤礦2322及2422風(fēng)巷道開采掘進(jìn)前進(jìn)時應(yīng)用梯形剖面形式，即為使用煤層直頂棚作為巷道頂棚板。巷道內(nèi)寬度約為2.85米，下幫高度約為1.85米，頂棚板跨度及上幫的尺寸由煤層傾斜角大小給定，通常狀況下，頂棚板跨度約為3.2米，上幫高度約為2.95米。

2 巷道錨網(wǎng)噴和錨索梁支護(hù)解決方案的作業(yè)方法和相關(guān)要點

某地煤礦2322及2422風(fēng)巷道掘進(jìn)時應(yīng)用梯形剖面形式，巷道內(nèi)寬度約為2.85米，下幫高度約為1.85米，頂棚板跨度及上幫的尺寸由煤層傾斜角大小給定，通常狀況下，頂棚板跨度約為3.2米，上幫高度約為2.95米。掘進(jìn)作業(yè)時，應(yīng)用“三掘一噴”施工方法。首先使用錨網(wǎng)支護(hù)裝置跟隨聚攏磧頭，頂棚板使用型號為（805×3505）毫米、網(wǎng)格規(guī)格（205×305）毫米的鋼筋網(wǎng)搭配（15×1805）米金屬材質(zhì)螺紋鋼管的錨桿進(jìn)行臨時支護(hù)，兩側(cè)幫使用樹脂材質(zhì)的錨桿支護(hù)，上幫位置增加設(shè)置塑料材質(zhì)掛網(wǎng)進(jìn)行支護(hù);掘進(jìn)作業(yè)三個循環(huán)之后，再實行噴漿法支護(hù)。隨后，在迎頭后退31米依照3.5米/根的間隔規(guī)律在井下巷道內(nèi)正頂棚排布一排錨索用來強(qiáng)化頂棚板支護(hù)。架設(shè)頂棚網(wǎng)時，首先把已經(jīng)設(shè)置完畢的前一張支護(hù)網(wǎng)的磧頭處的錨盤錨桿卸下來，把下一步要進(jìn)行排布的鋼筋支護(hù)網(wǎng)的長邊固定于錨桿本體以后，然后重新固定好錨桿上的錨盤，注意要將螺母緊固到位。前移前探梁并背接好頂板后，再打頂板錨桿眼和安裝錨桿，鋼盤網(wǎng)一端與抵?jǐn)n頂板下幫，另一端超出頂板部分彎曲護(hù)好上幫肩窩，所有錨桿必須施工在邊框網(wǎng)格內(nèi)，兩端邊框網(wǎng)格內(nèi)必須打錨桿固定。需鋪設(shè)下一張頂網(wǎng)時，同樣按照上述方法進(jìn)行。施工兩幫錨網(wǎng)支護(hù)時，兩幫采樹脂錨桿支護(hù)，型號是準(zhǔn)（25×2005）毫米，所有樹脂材質(zhì)的錨桿都要使用一條樹脂材質(zhì)的錨固劑進(jìn)行錨固。下幫需要使用二排樹脂材質(zhì)的錨桿進(jìn)行支護(hù)，相關(guān)的錨桿排布形式為“三角”形布置;上幫使用三排樹脂材質(zhì)的錨桿增加搭載塑料材質(zhì)網(wǎng)支護(hù)，錨桿排布形式為“五花”形布置。

3 錨網(wǎng)噴支護(hù)以后的巷道內(nèi)礦石壓強(qiáng)探測

采用目測尺量的方法進(jìn)行礦觀測。從宏觀上，查看巷道頂板有無冒頂片幫冒頂現(xiàn)象，是否出現(xiàn)噴層爆裂;在巷道內(nèi)設(shè)置觀測站時，所有觀測點由測量人員設(shè)置，測試調(diào)整好一號、二號、三號點均到腰線位置的尺寸，測試四號點位置距離五號點位置的尺寸，六號點到腰線位置處的尺寸，并且把初始參數(shù)通知礦石壓強(qiáng)探測小組相關(guān)工程技術(shù)人員，礦石壓強(qiáng)探測小組每月針對此類參數(shù)開展一次檢查并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，探測記錄總周期為半年。通過半年的礦石壓強(qiáng)探測，其最終數(shù)據(jù)為第一個禮拜左右的時間，頂棚板沉降量約為5.5毫米;二號、三號點位置幾乎沒發(fā)生明顯的改變;兩幫靠近的便宜量約為22毫米;底板鼓起量約為33毫米。巷道內(nèi)進(jìn)行復(fù)噴操作，進(jìn)行錨索支護(hù)后，基本沒有發(fā)生頂棚板沉降及兩幫移動靠近的情況，巷道底板鼓起量呈現(xiàn)持續(xù)加大的走勢，局部區(qū)域底板位置發(fā)生開裂的情況，不過當(dāng)?shù)装骞钠鹆康竭_(dá)205毫米上下的時候，巷道內(nèi)相關(guān)參數(shù)保持大體恒定。（見圖1）

第一個禮拜左右的時間發(fā)生的頂棚板沉降和底部鼓起情況，核心原因是由于頂棚板在巷道掘進(jìn)以后，周圍巖石應(yīng)力進(jìn)行新的作用及巖層面吸收水分以后發(fā)生膨脹所引發(fā)的。主要是錨索支護(hù)有較大的預(yù)應(yīng)力，對頂板起主動主護(hù)作用，也有復(fù)噴達(dá)到要求后，封閉了頂板及兩幫巖石，巖石不再風(fēng)化變形的因素。而底鼓繼續(xù)增加，是因為底板受到施工用水或其他涌水的影響，造成底泥巖膨脹變形所致，時間長后，底板受施工用水的影響逐步減小，所以巷道可以在相應(yīng)的周期以后，底部鼓起量停止增加，進(jìn)而實現(xiàn)比較穩(wěn)定的狀況。因此巷道錨網(wǎng)噴和錨索梁組合支護(hù)解決方案的強(qiáng)度要大大優(yōu)于金屬支護(hù)巷道的情況。

4 結(jié)束語

綜上所述，巷道錨網(wǎng)噴和錨索支護(hù)解決方案在某礦井的使用已經(jīng)相對成熟。該方法一類主動支護(hù)模式，其支護(hù)能力大大強(qiáng)過金屬支護(hù)，如果推廣使用，可以大大減低對鋼材的消耗，對木料的消耗也會降低，進(jìn)而節(jié)省寶貴的資源。同時也能減輕工人的作業(yè)強(qiáng)度。巷道錨網(wǎng)噴和錨索梁組合支護(hù)解決方案延緩巖層有害變形的滋生，防止架棚支護(hù)等頂板離層才起到支護(hù)作用，確保巷道掘進(jìn)及使用過程中的安全性。該方案既保證了巷道斷面，又滿足了通風(fēng)要求，消除了通風(fēng)瓦斯方面的安全隱患。綜上，煤巷錨網(wǎng)噴與錨索梁組合支護(hù)技術(shù)是一項極其安全可靠的支護(hù)技術(shù)，宜于在礦區(qū)相同或類似條件巷道作大面積推廣應(yīng)用。

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