應(yīng)力集中區(qū)大跨度長距離小角度巷道貫通支護(hù)優(yōu)化系統(tǒng)研究

摘要 應(yīng)力集中區(qū)一直是煤礦掘進(jìn)施工的支護(hù)重點，同時大跨度長距離巷道貫通為支護(hù)提出了更高的要求，通過科學(xué)設(shè)計論證和系統(tǒng)考評，具體施工工藝如下：1、貫通前通過在貫通一側(cè)使用錨索配合雙棚鐵板;2、將貫通位置原巷道棚梁在貫通一側(cè)距牙殼600mm處施工一排木點柱，加強(qiáng)貫通點支護(hù);3、貫通后，在兩處巷道頂板采用錨網(wǎng)梯索支護(hù)。巷道頂板每隔一排施工1根錨梁代替鋼筋梯，錨梁1、3、5孔施工錨索;4、貫通后，為方便施工可將3下1101外切貫通側(cè)棚腿臨時撤除，待貫通施工全部完成后恢復(fù)貫通側(cè)棚腿，并將支護(hù)的木點柱按照3下1101外切改造巷道方位進(jìn)行施工，保留了巷道運(yùn)輸功能。該施工工藝成功解決了大跨度長距離小角度巷道貫通的難題，同時保證了應(yīng)力集中區(qū)巷道頂板安全;同時木點柱沿巷道幫部方位布置，保留了巷道運(yùn)輸功能，為解決應(yīng)力集中區(qū)大跨度巷道貫通掘進(jìn)施工提供了寶貴經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞 ： 應(yīng)力集中區(qū) ?大跨度長距離 ? 小角度巷道 ?貫通

一、 前言

應(yīng)力集中區(qū)一直是煤礦掘進(jìn)施工的支護(hù)重點，同時大跨度長距離巷道貫通為支護(hù)提出了更高的要求，蔣莊煤礦3下煤層為本礦主采煤層，3下1101外切改造采用錨網(wǎng)梯索支護(hù)，3下1101外切采用架棚支護(hù)，3下1101外切改造與3下1101外切方位一致，沿方位角a=294°施工到指定位置，然后通過兩次調(diào)向a=290°、a=286°與3下1101外切貫通。由于貫通時3下1101外切改造與3下1101外切兩巷道之間夾角較小，所以兩巷道貫通時跨度較大。同時3下1101外切位于應(yīng)力集中區(qū)，巷道礦壓顯現(xiàn)明顯。3下1101外切改造采用錨網(wǎng)梯索支護(hù)，3下1101外切采用架棚支護(hù)。如何保證在應(yīng)力集中區(qū)、不同的支護(hù)條件下，大跨度長距離小角度巷道實現(xiàn)安全貫通是需要解決的難題。經(jīng)多方面科學(xué)設(shè)計論證和系統(tǒng)考評，決定貫通前，將3下1101外切貫通區(qū)域棚梁靠近貫通側(cè)使用錨索錨固，并在該側(cè)距離棚梁牙殼600mm處施工一排木點柱，方便施工時抽掉棚腿出貨。3下1101外切改造在貫通區(qū)域頂板每隔一排使用錨梁代替鋼筋梯，強(qiáng)化頂板支護(hù);貫通施工后，加固3下1101外切貫通處鐵棚，并將木點柱沿巷道幫部的方位施工，保留了巷道運(yùn)輸功能。該施工工藝成功解決了3下1101外切改造與3下1101外切大跨度貫通的難題，同時保證了應(yīng)力集中區(qū)巷道頂板安全，保留了巷道的運(yùn)輸功能。

二、工程簡介

蔣莊煤礦3下1101外切改造與3下1101外切方位一致，沿方位角a=294°施工到指定位置，然后通過兩次調(diào)向a=290°、a=286°與3下1101外切貫通。由于貫通時3下1101外切改造與3下1101外切兩巷道之間夾角較小，所以兩巷道貫通時跨度較大。同時3下1101外切位于應(yīng)力集中區(qū)，巷道礦壓顯現(xiàn)明顯。3下1101外切改造采用錨網(wǎng)梯索支護(hù)，3下1101外切采用架棚支護(hù)，支護(hù)形式的不同也為巷道貫通處頂板支護(hù)帶來了難題。為確保應(yīng)急集中區(qū)大跨度巷道貫通頂板安全，我礦和區(qū)隊技術(shù)人員經(jīng)過反復(fù)研究和現(xiàn)場實踐，經(jīng)多方面科學(xué)設(shè)計論證和系統(tǒng)考評，確定了大跨度巷道貫通施工工藝，具體方法如下：

1、貫通前，將3下1101外切貫通位置原巷道棚梁在貫通一側(cè)距牙殼400mm處使用錨索（使用QLMK18錨具，長度6.25m的1×7-17.8預(yù)應(yīng)力鋼鉸線，每根錨索用2塊MSCK2370樹脂錨固劑錨固，錨固長度不少于1500mm，鋼絞線露出錨具的長度為150～250mm）配合雙棚鐵板（規(guī)格為長×寬×厚=260×120×10mm）進(jìn)行錨固，加強(qiáng)貫通點支護(hù)。

2、將3下1101外切貫通位置原巷道棚梁在貫通一側(cè)距牙殼600mm處施工一排木點柱，加強(qiáng)貫通點支護(hù)（木點柱布置如附圖一所示）。

3、待上述維護(hù)工作完成后，迎頭方可繼續(xù)施工直至貫通。

4、貫通后，3下1101外切改造與3下1101外切之間巷道頂板采用錨網(wǎng)梯索支護(hù)。巷道頂板每隔一排施工1根錨梁代替鋼筋梯，錨梁1、3、5孔施工錨索（位置如圖所示）。錨梁長度為4000mm，采用14#槽鋼加工，預(yù)留5個φ40mm眼，間距900mm，排距1100mm，循環(huán)進(jìn)尺1.1m，支護(hù)緊跟迎頭。3下1101外切改造兩幫每排各布置4根規(guī)格為φ22×2400mm左旋預(yù)應(yīng)力阻尼錨桿，掛規(guī)格為長×寬=3600×1200mm的鐵絲網(wǎng)，錨桿間排距為1000×1100mm（當(dāng)幫部松軟易折幫時，錨桿排距為1100mm）。最上部和最下部錨桿分別傾斜向上、向下布置，與巷道幫部夾角≥75°，中間錨桿與幫部垂直，最上部錨桿均距頂板300mm。

5、貫通后，為方便施工可將3下1101外切貫通側(cè)棚腿臨時撤除，待貫通施工全部完成后恢復(fù)3下1101外切貫通側(cè)棚腿，并將支護(hù)的木點柱按照3下1101外切改造巷道方位進(jìn)行施工（木點柱布置如附圖二所示）。

該施工工藝成功解決了3下1101外切改造與3下1101外切大跨度貫通的難題，同時保證了應(yīng)力集中區(qū)巷道頂板安全;木點柱沿3下1101外切改造巷道幫部方位布置，保留了巷道運(yùn)輸功能。

三、應(yīng)用推廣情況：

蔣莊煤礦3下1101外切改造、3下1101外切等巷道。

四、主要創(chuàng)新點：

1、創(chuàng)造性得基于架棚支護(hù)、錨網(wǎng)梯索支護(hù)兩種不同形式，根據(jù)應(yīng)力集中區(qū)大跨度小角度巷道貫通現(xiàn)有條件，選用棚梁靠近貫通側(cè)使用錨索雙棚鐵板錨固，再結(jié)合點柱，多種支護(hù)形式，該施工工藝成功解決了3下1101外切改造與3下1101外切大跨度貫通的難題;

2、該施工工藝成功同時保證了應(yīng)力集中區(qū)大跨度長距離小角度巷道貫通區(qū)域頂板安全，也為工人安全工作、礦井安全生產(chǎn)提供了安全環(huán)境;

3、點柱的使用沿3下1101外切改造巷道幫部方位布置，保留了巷道運(yùn)輸功能。

五、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益：

1、通過在3下1101外切改造與3下1101外切大跨度小角度貫通區(qū)域創(chuàng)造性得優(yōu)化支護(hù)工藝，成功解決了應(yīng)力集中區(qū)大跨度小角度巷道貫通的施工難題;

2、同時該施工工藝保證了應(yīng)力集中區(qū)巷道頂板安全，極大的解決了施工時的安全隱患，也為工人安全工作、礦井安全生產(chǎn)提供了安全環(huán)境;

3、現(xiàn)如今單體液壓支柱在煤礦支護(hù)方面應(yīng)用廣泛，可以借鑒用單體液壓支柱代替木點柱更加高效、快捷;

4、緩解了采掘銜接緊張的局面，有較好的推廣應(yīng)用價值，值得類似地質(zhì)條件下的巷道開口施工借鑒。為安全解決應(yīng)力集中區(qū)大跨度巷道貫通掘進(jìn)施工提供了寶貴經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)（References） ：

[1]張惠峰.應(yīng)力集中區(qū)巷道支護(hù)工藝優(yōu)化[J]. 山東煤炭科技， 2019，12（015）： 53-74.

[2]肖超， 鄭懷昌等.基于集對分析的石膏礦采空區(qū)穩(wěn)定性評價[J]. 中國礦業(yè)： 自然科學(xué)版， 2014，23（10）： 107-112.

[3]張召冉. 炮掘巖巷掘進(jìn)影響因子系統(tǒng)分析及綜合評價研究 [D]. 北京： 中國礦業(yè)大學(xué)， 2013

作者簡介：肖超（1989年1月8日），性別 男，民族 漢，籍貫山東省棗莊市市中區(qū)，學(xué)歷 研究生，職稱 助理工程師，研究方向煤礦掘進(jìn)工程技術(shù)及采空區(qū)穩(wěn)定性研究。