縱裂隙發(fā)育頂板回采巷道支護(hù)優(yōu)化研究

白世民

【摘? 要】針對(duì)延安市禾草溝一號(hào)煤礦有限公司5號(hào)煤層回采巷道變形量大的問(wèn)題，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和破壞機(jī)理分析，對(duì)原支護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化和試驗(yàn)。結(jié)果表明：優(yōu)化后，巷道頂?shù)装搴蛢蓭偷淖畲笞冃瘟糠謩e45 mm和108 mm，圍巖的變形得到了有效控制，取得了良好的支護(hù)效果。

【Abstract】In view of the large deformation of No.5 coal seam roadway in Yan 'an Hecaogou No.1 Coal Mine Company Limited， field observation and failure mechanism analysis are carried out， and the original support system is optimized and tested. The results show that the deformation of roof and floor， two sides is 45mm and 108mm respectively. The deformation of surrounding rock has been effectively controlled， and good supporting effect has been obtained.

【關(guān)鍵詞】回采巷道;錨桿支護(hù);優(yōu)化

【Keywords】mining roadway; bolt support; optimization

【中圖分類(lèi)號(hào)】U455? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）08-0190-02

1 引言

錨網(wǎng)索支護(hù)是煤礦巷道主要的支護(hù)方式，它主要有懸吊、組合梁、圍巖補(bǔ)強(qiáng)等作用，它的作用原理是充分利用錨網(wǎng)索支護(hù)強(qiáng)化提高巷道圍巖的抗剪切破壞能力，在一定范圍內(nèi)提高圍巖的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，從而形成承壓拱結(jié)構(gòu)，抵抗巷道圍巖變形，支撐維護(hù)巷道[1]?？导t普等[2]總結(jié)了煤礦預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，指出了預(yù)應(yīng)力的重要性與應(yīng)用，認(rèn)為以往的設(shè)計(jì)施工，忽略了預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)索，導(dǎo)致錨網(wǎng)索不能較好地調(diào)動(dòng)圍巖自身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[3]進(jìn)一步指出普通錨網(wǎng)索本身的強(qiáng)度不高，受巷道圍巖條件和采動(dòng)的影響容易發(fā)生破壞，造成錨網(wǎng)索難以發(fā)揮最大作用。文獻(xiàn)[4]針對(duì)高應(yīng)力軟巖硐室提出了高位恒阻讓壓的技術(shù)觀(guān)點(diǎn)，并結(jié)合注漿和反底拱對(duì)高預(yù)應(yīng)力軟巖硐室進(jìn)行了加固，取得了良好的效果。上述研究成果對(duì)于巷道支護(hù)優(yōu)化具有借鑒意義。一般情況下，煤礦頂板是層狀結(jié)構(gòu)，存在大量水平層理，很少有研究者關(guān)注縱向裂隙發(fā)育對(duì)頂板支護(hù)的影響。

延安市禾草溝一號(hào)煤礦有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)禾草溝一礦）的回采巷道存在變形量大、多次返修、維護(hù)費(fèi)用高的問(wèn)題。鑒于此，禾草溝一礦決定在15214工作面回風(fēng)平巷進(jìn)行詳細(xì)分析，并以此為基礎(chǔ)實(shí)施錨網(wǎng)索支護(hù)優(yōu)化，以達(dá)到控制巷道圍巖變形，提高巷道穩(wěn)定性，降低巷道維護(hù)成本的目的。

2 禾草溝一礦工程概況

禾草溝一礦位于子長(zhǎng)縣余家坪鄉(xiāng)，距子長(zhǎng)縣城約15km。5號(hào)煤層位于瓦窯堡組第四段頂部，平均厚度2.19m，直接頂為0.6m的油頁(yè)巖，老頂為4.8m的細(xì)砂巖，底板為泥質(zhì)粉砂巖。15214工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式全部垮落的綜合機(jī)械化采煤方法。15214工作面順槽采用矩形斷面，斷面4.2m×2.5m，煤柱留設(shè)寬度20m。

3 禾草溝一礦現(xiàn)有支護(hù)系統(tǒng)分析

3.1 現(xiàn)有支護(hù)系統(tǒng)

現(xiàn)有工作面回采巷道采用錨網(wǎng)索支護(hù)。頂板采用？準(zhǔn)20×2200mm的普強(qiáng)錨桿進(jìn)行支護(hù)，配合1支CK2360樹(shù)脂錨固劑和10mm的Q235碟形鋼托盤(pán)，錨桿間排距為800×900mm，錨桿鋼帶使用？準(zhǔn)12mm鋼筋制成，規(guī)格4000×80mm;采用？準(zhǔn)17.8×7300mm的錨索加強(qiáng)支護(hù)，配2支CK2360樹(shù)脂錨固劑和10mm厚的Q235碟形大托盤(pán)，錨索采用“五花”布置，間排距為1800×2700mm。右?guī)筒捎?？?zhǔn)16×1900mm螺紋鋼錨桿，左幫采用？準(zhǔn)20×2000mm玻璃鋼錨桿加配木托盤(pán)，間排距為1100×1600mm。

錨桿錨固力不低于80kN，頂錨桿預(yù)緊力矩不低于150N·m，幫錨桿預(yù)緊力為40N·m，錨桿外露長(zhǎng)度10～50mm;錨索預(yù)緊力矩不低于130 N。錨固力不小于220 kN，錨索張拉為25～28 MPa。

3.2 現(xiàn)有支護(hù)系統(tǒng)分析

回采巷道產(chǎn)生較大變形的原因除巷道圍巖條件和采動(dòng)影響外，在支護(hù)方面還存在以下問(wèn)題：首先是支護(hù)材料方面：螺紋退絲，說(shuō)明螺紋形式或材質(zhì)需優(yōu)選;錨桿托盤(pán)拉穿，說(shuō)明托盤(pán)厚度和材質(zhì)不匹配、缺少墊片;錨索托盤(pán)翻盤(pán)，平托盤(pán)受力性能較差，需對(duì)托盤(pán)厚度、材質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化。其次是支護(hù)技術(shù)及工藝方面：巷幫木托盤(pán)改變了錨桿承載特性，需進(jìn)一步考慮;頂板錨桿托盤(pán)切入頂板，建議適當(dāng)增加托盤(pán)尺寸;實(shí)體煤側(cè)玻璃鋼錨桿在鉆孔30～50cm范圍內(nèi)錨固，存在錨固缺陷，致使錨桿無(wú)法起到支護(hù)作用，需要改進(jìn)支護(hù)工藝;需要對(duì)特殊地段加強(qiáng)支護(hù)。

4 支護(hù)優(yōu)化方案

4.1 支護(hù)方案

4.1.1 錨桿支護(hù)系統(tǒng)

如圖1所示，錨桿類(lèi)型為普強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿，頂板采用為？準(zhǔn)20×2200mm，如不采用小煤柱沿空掘巷段的實(shí)體幫采用？準(zhǔn)16×1800mm的螺紋鋼錨桿，小煤柱沿空掘巷段的實(shí)體幫則采用？準(zhǔn)18×1800mm的錨桿，工作面?zhèn)葞筒捎?？?zhǔn)20×1800mm的玻璃鋼錨桿，配合1卷K2360的樹(shù)脂錨固劑。