巷道中頂板錨固支護(hù)作用的研究與應(yīng)用分析

孟勝芳

（潞安化工集團(tuán)漳村煤礦， 山西 長(zhǎng)治 046032）

引言

煤炭開(kāi)采過(guò)程中會(huì)遇到許多問(wèn)題，尤其是在煤礦掘進(jìn)過(guò)程中巷道頂板的冒頂問(wèn)題，不僅會(huì)對(duì)開(kāi)采工程造成很大影響，甚至?xí)?dǎo)致重大的安全事故，從而影響煤礦井下的正常開(kāi)采。因此，必須加強(qiáng)對(duì)巷道中頂板錨固支護(hù)技術(shù)的研究，保證煤礦巷道的正常運(yùn)行，確保開(kāi)采安全高效的進(jìn)行。

1 工程概況

某大型煤礦現(xiàn)準(zhǔn)備開(kāi)采的是厚度范圍為5.86～9.21 m、平均厚度為7.82 m 的煤層?，F(xiàn)要用支護(hù)方案對(duì)這一煤層的工作用運(yùn)輸巷道進(jìn)行布置，該巷道的剖面整體呈現(xiàn)矩形，寬度為5.327 m，高度為3.4 m，巷道頂板離地面的距離在590～650 m 左右。巷道中有部分區(qū)域的圍巖出現(xiàn)斷裂層，規(guī)模較小。巷道圍巖從整體上來(lái)看表現(xiàn)得比較軟弱、破碎、松散。因此在礦下進(jìn)行開(kāi)采工作的過(guò)程中有發(fā)生冒頂片幫[1]等問(wèn)題的可能性。為保證工程安全進(jìn)行，對(duì)其進(jìn)行錨固支護(hù)。

2 巷道支護(hù)方案設(shè)計(jì)

2.1 頂板支護(hù)

每排設(shè)置4 根柔性左旋螺紋鋼錨桿，錨桿的規(guī)格選用直徑為18.9 mm，長(zhǎng)度為3.5 m。任意兩根錨桿之間的距離設(shè)置成1.4 m。鋼筋網(wǎng)選用直徑為7 mm 的鋼筋進(jìn)行焊接，網(wǎng)孔的大小選用70 mm×70 mm 的或50 mm×100 mm 的都可以，根據(jù)巷道里的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，支護(hù)方式為錨桿在上鋼筋網(wǎng)在下。安置的錨桿兩端都要進(jìn)行壓卷錨固，選用型號(hào)為CK2370 和Z2370 的錨固劑。并且還需要利用一個(gè)型號(hào)為KM19 的鎖具和規(guī)格為300 mm×300 mm×15 mm 拱形鋼托板進(jìn)行配合使用。鉆孔時(shí)可以選用直徑為23 mm 的鉆頭完成，錨固長(zhǎng)度要控制在2.2～2.3 m 左右，這樣錨固效果會(huì)更好，裸露出來(lái)的長(zhǎng)度可以控制在0.16～0.36 m。錨桿預(yù)緊力不能少于180 kN。頂板支護(hù)方案詳見(jiàn)圖1。

圖1 頂板支護(hù)方案示意圖（單位：mm）

2.2 兩幫支護(hù)

每排設(shè)置4根錨桿，任意兩根錨桿間的距離設(shè)置成1 m，在離頂板0.3 m 的位置安裝最上側(cè)錨桿，在離最上側(cè)錨桿0.1 m 的位置安裝最下側(cè)錨桿。兩類(lèi)錨桿在安裝時(shí)都要傾斜10°左右，剩下類(lèi)型的錨桿按照垂直于巖面的準(zhǔn)則進(jìn)行安裝。利用直徑為12 mm的鋼筋焊接鋼筋網(wǎng)，型號(hào)為Φ12×2-110-1 000-3 200-4，網(wǎng)片大?。ㄩL(zhǎng)度×寬度）為3.4 m×1 m。根據(jù)巷道實(shí)際情況在底板周?chē)蚩走M(jìn)行卸壓處理，不同孔位之間距離都設(shè)置為1 m，孔的直徑為0.21 m，長(zhǎng)度為2.45 m，具體情況見(jiàn)下頁(yè)圖2。

圖2 巷道支護(hù)方案斷面圖（單位：mm）

2.3 安全安裝措施

1）在巷道進(jìn)行支護(hù)項(xiàng)目的過(guò)程中，嚴(yán)令禁止空巷作業(yè)[2]，否則會(huì)有坍塌的風(fēng)險(xiǎn)?？梢栽谙锏赖撞苛粝氯佩^桿，剩下的頂板錨桿和錨索要在桿頭位置緊跟著安裝。在安裝頂板錨桿的時(shí)候，要在巷道口迎著安裝，不能超過(guò)錨索的排距進(jìn)行安裝，如果進(jìn)行了錯(cuò)誤的操作，必須給予糾正，然后才能進(jìn)行煤礦開(kāi)采。

2）在進(jìn)行支護(hù)的工作過(guò)程前，先要輕敲頂板和巷幫，除掉上面存在的碎小的煤石[3]。在鉆頭打孔和安裝錨桿的同時(shí)，要時(shí)刻注意頂板和巷幫的情況，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要立即停止工作。

3）錨桿的材料選取、參數(shù)選擇，安裝技術(shù)都要按要求來(lái)實(shí)行，嚴(yán)格把控錨桿的安裝質(zhì)量問(wèn)題。不合格的材料嚴(yán)禁用于施工，如果發(fā)現(xiàn)已經(jīng)投入使用，必須立馬拆除之后換上質(zhì)量合格的材料；如果發(fā)現(xiàn)有未按照要求安裝扭矩的錨桿，要在這些錨桿周?chē)?.4 m范圍內(nèi)補(bǔ)上符合要求的錨桿，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有達(dá)到要求的張拉力的錨索，要在這些錨索周?chē)?.2 m 的距離補(bǔ)上符合要求的錨索。

4）巷道掘進(jìn)的過(guò)程中形成的效果較差，工作面巷道斷面過(guò)寬或出現(xiàn)片幫嚴(yán)重問(wèn)題時(shí)要及時(shí)補(bǔ)打錨桿對(duì)其補(bǔ)強(qiáng)，預(yù)防錨桿的間排距增大的問(wèn)題。

5）遇到地下的地質(zhì)條件發(fā)生變化、巷道里的淋水較大時(shí)，要及時(shí)調(diào)整巷道中安裝的錨桿的各項(xiàng)參數(shù)，保證給巷道的支護(hù)效果，遇到問(wèn)題嚴(yán)重的情況下要進(jìn)行架棚，用來(lái)增強(qiáng)巷道支護(hù)的強(qiáng)度。

6）在巷道掘進(jìn)施工的過(guò)程中，每班都要有跟隨的技術(shù)人員對(duì)巷道里的錨桿進(jìn)行檢查，確保它的支護(hù)效果。如果發(fā)現(xiàn)巷道出現(xiàn)異常問(wèn)題要立即采取解決方案，當(dāng)發(fā)現(xiàn)巷道有不安全隱患問(wèn)題時(shí)，必須當(dāng)天進(jìn)行處理，但是如果有特殊情況的話無(wú)法立即解決該隱患時(shí)，要向下一班的負(fù)責(zé)人說(shuō)明清楚，及時(shí)進(jìn)行處理，只有在消除隱患后才可組織繼續(xù)進(jìn)行煤礦開(kāi)采。

3 巷道變形監(jiān)測(cè)分析

在使用上面提到的支護(hù)方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工后，對(duì)利用此方法試驗(yàn)過(guò)后的巷道進(jìn)行巷道變形監(jiān)測(cè)，此結(jié)果用來(lái)作為該方案支護(hù)效果的評(píng)價(jià)依據(jù)，并且該監(jiān)測(cè)結(jié)果可以為后期錨固支護(hù)方案的優(yōu)化提供依據(jù)。采用了“十字”布點(diǎn)法對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)，做出的圖像如圖3 顯示。圖像包含三種曲線，分別為兩幫移近量、頂板移近量和頂?shù)装逡平?，總體上呈上升趨勢(shì)。而且前期圖像變形速率較大，后期曲線趨于穩(wěn)定，巷道頂?shù)装遄畲笠平繛?55 mm，兩幫最大移近量為113 mm，表明巷道在此方案下起到了較好的支護(hù)效果。

圖3 巷道檢測(cè)結(jié)果圖

4 結(jié)論

1）圍巖位移量在前期上升速率較大，16 d 后，圍巖位移量逐漸趨于0，基本趨于穩(wěn)定，達(dá)到了支護(hù)效果。

2）該支護(hù)方案取消了幫部錨桿部分，減小了頂部錨桿的長(zhǎng)度和使用的錨桿數(shù)量，加大了錨桿間排距。不僅保證了巷道環(huán)境的穩(wěn)定性，而且使用的材料較少，降低了支護(hù)成本，整個(gè)支護(hù)方案相對(duì)簡(jiǎn)單，減低了員工的勞動(dòng)量，提高了支護(hù)效率，然且采用的材料較環(huán)保，貫徹了保護(hù)環(huán)境的原則。