堅(jiān)硬頂板下巷道錨網(wǎng)索噴聯(lián)合支護(hù)技術(shù)實(shí)踐

楊克平

（山西霍寶干河煤礦有限公司，山西 臨汾 031400）

煤炭是我國(guó)主要消費(fèi)的能源之一，近年來(lái)國(guó)家提倡能源結(jié)構(gòu)向綠色環(huán)保方向發(fā)展，但短期內(nèi)煤炭作為主體能源的地位不會(huì)改變[1-2]。在煤礦地下煤炭開采過(guò)程中，巷道圍巖穩(wěn)定是關(guān)系到煤礦安全高效開采的主要因素之一。為有效控制巷道圍巖穩(wěn)定，許多專家學(xué)者進(jìn)行了理論研究與實(shí)踐探索，形成了諸如懸吊理論、組合梁理論、壓縮拱理論以及圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論等控制理論。這些理論均從不同角度指導(dǎo)了巷道圍巖控制技術(shù)，基于各種理論假說(shuō)，技術(shù)專家開發(fā)了錨噴支護(hù)和錨注支護(hù)等主動(dòng)支護(hù)技術(shù)，以及工字鋼棚、U 型鋼棚等的被動(dòng)支護(hù)技術(shù)，其中以錨桿支護(hù)為核心的主動(dòng)支護(hù)技術(shù)得到了普遍認(rèn)可，具有施工速度快、成本低、支護(hù)效果好等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用由于我國(guó)大中小礦井[3-5]。

1 工程概況

干河煤礦+80 水平三采區(qū)皮帶巷作為運(yùn)煤、進(jìn)風(fēng)、行人巷用。巷道位于+80 水平西翼，在西翼皮帶巷開口與西翼回風(fēng)巷立交，西南、北東均為實(shí)體煤，南東側(cè)三采區(qū)皮帶巷施工至末端為采區(qū)邊界，與2-118A 采空區(qū)相鄰，地面標(biāo)高+550～+645 m，巷道標(biāo)高+80～+145 m，該巷道采掘工程平面如圖1所示。三采區(qū)開采2#煤層，皮帶巷沿煤層頂部掘進(jìn)，2#煤層硬度和韌度較大，節(jié)理不發(fā)育，煤層厚度1.89～2.18 m，傾角2°～8°；直接頂為細(xì)粒砂巖，淺灰色，厚度2.0～3.0 m，中厚層狀，石英為主，波狀層理、中部少量垂直裂隙，堅(jiān)硬，基本頂為中粒砂巖，灰白色，厚度0.9～5.35 m，厚層狀，以堅(jiān)硬石英為主。設(shè)計(jì)巷道為矩形斷面，掘進(jìn)寬度5.0 m，掘進(jìn)高度3.5 m。

圖1 三采區(qū)皮帶巷采掘工程平面

2 聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

2.1 巷道支護(hù)對(duì)策

（1）主動(dòng)支護(hù)。采用錨網(wǎng)索噴主動(dòng)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，對(duì)巷道表層圍巖施加主動(dòng)約束，形成主動(dòng)支護(hù)結(jié)構(gòu)，約束巷道表層圍巖變形，從而實(shí)現(xiàn)巷道的穩(wěn)定控制。

（2）利用頂板承載性能。直接頂為厚度2.0～3.0 m 的中厚層狀細(xì)粒砂巖，基本頂為厚度0.9～5.35 m 的厚層狀中粒砂巖，均屬堅(jiān)硬頂板巖層，具備良好的承載性能，利用頂板承載能力和支護(hù)結(jié)構(gòu)形成統(tǒng)一承載體，可顯著改善圍巖結(jié)構(gòu)環(huán)境。

（3）噴混凝土封閉。皮帶巷服務(wù)于整個(gè)三采區(qū)，巷道服務(wù)周期較長(zhǎng)，因此在表層圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)間噴射一層具有較高強(qiáng)度的混凝土噴層，以防止表層圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)風(fēng)化破壞導(dǎo)致的支護(hù)- 圍巖結(jié)構(gòu)失效。

2.2 錨網(wǎng)索噴支護(hù)技術(shù)

采用錨網(wǎng)索噴主動(dòng)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，皮帶巷支護(hù)斷面如圖2所示，具體參數(shù)如下：

圖2 巷道支護(hù)斷面

（1）頂板錨桿（索）支護(hù)參數(shù)。頂板支護(hù)采用高預(yù)緊力錨桿（索）主動(dòng)支護(hù)方式，充分發(fā)揮頂板承載性能。

頂板采用錨桿+ 錨索+ 金屬網(wǎng)支護(hù)，錨桿采用規(guī)格為直徑Φ22 mm、長(zhǎng)度L2 500 mm 的高強(qiáng)錨桿，采用“七·七”布置方式，間排距設(shè)計(jì)為0.8 m×0.8 m，錨固力設(shè)計(jì)120 kN，預(yù)緊扭矩設(shè)計(jì)300 N·m；錨索采用規(guī)格為直徑Φ21.6 mm、長(zhǎng)度L8 200 mm 的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，采用“三·三”布置方式，間排距設(shè)計(jì)為1.6 m×2.4 m，錨固力設(shè)計(jì)150 kN，預(yù)緊力設(shè)計(jì)45 MPa。

（2）幫部錨桿支護(hù)參數(shù)。幫部采用錨桿+ 金屬網(wǎng)支護(hù)，錨桿采用規(guī)格為直徑Φ22 mm、長(zhǎng)度L2 500 mm 的高強(qiáng)錨桿，采用“五·五”布置方式，間排距設(shè)計(jì)為0.8 m×0.8 m，錨固力設(shè)計(jì)120 kN，預(yù)緊扭矩設(shè)計(jì)300 N·m。

（3）托盤規(guī)格。頂幫錨桿均配套規(guī)格120 mm×120 mm×10 mm 的蝶形托盤，頂板錨索配套規(guī)格280 mm×280 mm×16 mm 的蝶形托盤。

（4）錨固劑規(guī)格。頂幫錨桿配套K2540、Z2560型錨固劑各1 支，頂板錨索配套1 支K2540、2 支Z2560 型錨固劑。

（5）金屬網(wǎng)規(guī)格。頂幫均采用12#鐵絲編織的菱形金屬網(wǎng)，頂網(wǎng)規(guī)格5.2 m×1.0 m，幫網(wǎng)規(guī)格3.3 m×1.0 m。

（6）梯子梁規(guī)格。頂幫錨桿均采用直徑12 mm焊接的梯子梁成排連接。

（7）噴層與地坪。頂幫表層圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)外噴射100 mm 厚的混凝土噴層，底板澆筑200 mm厚的混凝土地坪。

3 效果分析

采用十字測(cè)試法進(jìn)行巷道礦壓觀測(cè)，巷道掘進(jìn)后圍巖移近量監(jiān)測(cè)曲線如圖3所示。巷道變形主要發(fā)生在巷道掘進(jìn)后0～60 d，該階段內(nèi)頂板、底板、左幫、右?guī)屠塾?jì)移近量分別為119 mm、136 mm、98 mm、90 mm。隨著巷道掘出時(shí)間的延長(zhǎng)，圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)逐漸趨于穩(wěn)定，巷道表層圍巖變形速度逐漸減緩，巷道掘進(jìn)110 d 后，圍巖變形趨于穩(wěn)定，此時(shí)頂板、底板、左幫、右?guī)屠塾?jì)移近量分別為162 mm、186 mm、135 mm、121 mm。整體看，皮帶巷圍巖變形量均在可控范圍內(nèi)，巷道未發(fā)生大的變形和破壞，證明該支護(hù)技術(shù)安全可靠。

圖3 巷道圍巖移近量監(jiān)測(cè)曲線

4 結(jié)語(yǔ)

錨桿支護(hù)作為主動(dòng)支護(hù)技術(shù)，其施工速度快、成本低、支護(hù)效果好；以干河煤礦+80 水平三采區(qū)皮帶巷上部賦存堅(jiān)硬頂板巖層為工程背景，擬采用錨網(wǎng)索噴主動(dòng)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)及時(shí)加強(qiáng)主動(dòng)支護(hù)，利用堅(jiān)硬細(xì)粒砂巖頂板承載性能好的特點(diǎn)，作為巷道支護(hù)對(duì)策； 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用錨網(wǎng)索噴主動(dòng)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)后，通過(guò)礦壓監(jiān)測(cè)驗(yàn)證其效果。結(jié)果表明，巷道圍巖基本穩(wěn)定，頂板、底板、左幫、右?guī)屠塾?jì)移近量分別為162 mm、186 mm、135 mm、121 mm，圍巖變形量均在可控范圍內(nèi)； 巷道未發(fā)生大的變形和破壞，證明該支護(hù)技術(shù)安全可靠。