巷道支護(hù)三級(jí)控制技術(shù)在張雙樓煤礦的應(yīng)用

鄒永德

（徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)技術(shù)部，江蘇徐州 221006）

巷道支護(hù)三級(jí)控制技術(shù)在張雙樓煤礦的應(yīng)用

鄒永德

（徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)技術(shù)部，江蘇徐州 221006）

通過在張雙樓煤礦9420運(yùn)輸巷的實(shí)例運(yùn)用，說明巷道支護(hù)三級(jí)控制技術(shù)可以優(yōu)化支護(hù)參數(shù)，提高支護(hù)強(qiáng)度，有效地控制巷道變形和底鼓，同時(shí)降低了二次支護(hù)成本，保證了工程質(zhì)量、施工進(jìn)度和安全。實(shí)踐證明，巷道支護(hù)三級(jí)控制技術(shù)是控制巷道變形的一種有效手段。

巷道支護(hù);三級(jí)控制技術(shù);深部巷道;支護(hù)參數(shù)優(yōu)化

Application of 3－level Control Supporting Technology in Zhangshuanglou Colliery

1 巷道支護(hù)三級(jí)控制技術(shù)

巷道支護(hù)三級(jí)控制技術(shù)是指利用錨桿、錨索和金屬網(wǎng)等對(duì)巷道頂、兩幫和底角進(jìn)行合理有效地支護(hù)，控制巷道變形的技術(shù)。如圖1所示。

圖1 巷道支護(hù)三級(jí)控制技術(shù)

巷道掘出后，巷道周邊中頂板是最易變形的，在錨桿支護(hù)巷道中，為了控制頂板的下沉，利用錨索在頂板關(guān)鍵部位加強(qiáng)支護(hù)，把巷道上覆的不穩(wěn)定巖層懸吊到深部的穩(wěn)定巖層中，同時(shí)錨索的擠壓加固作用和組合梁作用又把頂板各巖層擠緊成一個(gè)整體，提高了頂板的穩(wěn)定性，減小了通過直接頂傳遞到兩幫和底板的垂直壓力，減輕了兩幫變形和底鼓的發(fā)生。頂板支護(hù)強(qiáng)度越高，傳遞到兩幫和底板的壓力就越小，兩幫變形量和巷道底鼓量就越小。

幫部錨桿、梯形梁和金屬網(wǎng)的支護(hù)，可以有效地限制巷道兩幫的變形，控制了幫部的圍巖，提高幫部巖層強(qiáng)度，減小了幫部塑性區(qū)向底板的擴(kuò)散，從而減少了幫部變形和巷道底鼓。對(duì)幫部的支護(hù)強(qiáng)度越大，將底板巖層垂直應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移的作用越明顯，對(duì)底板的塑性區(qū)減小也越明顯，兩幫變形量和巷道底鼓量就越小。

錨桿支護(hù)巷道都非常注重頂板和兩幫的支護(hù)，而對(duì)底板支護(hù)方面做的工作一般都很少。當(dāng)巷道底鼓量較大以致影響生產(chǎn)時(shí)，都采用臥底等方法來彌補(bǔ)。實(shí)踐證明，如果不對(duì)巷道底板支護(hù)做工作，底鼓將會(huì)嚴(yán)重制約生產(chǎn)和影響安全，而底角錨桿正是控制巷道底鼓的非常簡(jiǎn)單卻很有效的方法之一。在對(duì)巷道頂、幫正常支護(hù)的同時(shí)，在巷道底角施工錨桿，可以加固巷道底角區(qū)域，將底角區(qū)應(yīng)力集中向巷道底板深處轉(zhuǎn)移，減少底板附近的應(yīng)力集中;同時(shí)通過底角錨桿自身的強(qiáng)度抵抗來自兩幫向巷道內(nèi)的滑移，削弱來自巷道兩側(cè)的擠壓應(yīng)力，從而能有效地控制巷道底鼓。底角的支護(hù)強(qiáng)度越高，控制底鼓的效果就越明顯。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2.1 工程概況

張雙樓煤礦9420工作面位于－1000m水平西一采區(qū)西翼，設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)590m，煤層厚度1.0～6.12m，平均3.2m，頂板傾角18°，煤層變化趨勢(shì)東厚西薄。上覆7420工作面，與上覆7煤層間距4.0～28.2m，平均21m，9420運(yùn)輸巷位于深部的－841m水平，在－1000m西一9煤下山的西側(cè)，與9422回風(fēng)巷相鄰。

直接頂為中細(xì)砂巖，厚16.4m，灰白色，成分以石英、長(zhǎng)石為主。直接底為泥巖，厚4m，灰黑色，含植物根系化石，致密性脆，遇水易膨脹。

張雙樓煤礦進(jìn)入深部回采后，巷道變形、底鼓量等明顯增大，部分巷道在短時(shí)間內(nèi)變形嚴(yán)重，影響了運(yùn)輸、通風(fēng)和行人安全，如－1000m西一采區(qū)與9420運(yùn)輸巷相鄰的9422工作面回風(fēng)巷在掘出7d后底鼓量就達(dá)450mm，在80d的觀測(cè)期中底鼓量日均達(dá)到9.3mm;－1000m西一9煤下山兩幫變形、底鼓嚴(yán)重，臥底、刷幫等工程量極大，自從架空乘人裝置投入運(yùn)行后，為保證安全運(yùn)行，幾乎每天都在進(jìn)行修護(hù)工作，巷道變形制約了生產(chǎn)、威脅著安全。

在綜合分析－1000m西一采區(qū)各巷道的支護(hù)參數(shù)和支護(hù)效果后，為減少9420運(yùn)輸巷的變形量，提高支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)效果，根據(jù)巷道支護(hù)三級(jí)控制技術(shù)，優(yōu)化了支護(hù)參數(shù)，取得了較好的支護(hù)效果。

2.2 支護(hù)參數(shù)選擇

9420運(yùn)輸巷與9422回風(fēng)巷相比，支護(hù)參數(shù)優(yōu)化體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

（1）9420運(yùn)輸巷采用φ14mm圓鋼加工的梯形梁和8號(hào)菱形金屬網(wǎng) （9422回風(fēng)巷采用φ12mm圓鋼加工的梯形梁和10號(hào)菱形金屬網(wǎng)），金屬網(wǎng)之間的連接采取壓茬方式，兩肩窩采用幫網(wǎng)壓頂網(wǎng)的方式壓茬，并將頂網(wǎng)延伸至兩幫肩窩錨桿，錨桿間金屬網(wǎng)采用14號(hào)鐵絲雙排連接，增強(qiáng)了支護(hù)的整體性 （9422回風(fēng)巷未要求金屬網(wǎng)連接，壓茬）。

（2）9422回風(fēng)巷的錨索為 φ18.9mm，長(zhǎng)6250mm，排距為3000mm，每排1根;9420運(yùn)輸巷頂板錨索加密，間排距為1000mm×2250mm，每排3根，使用強(qiáng)度更高的梯形梁和金屬網(wǎng)，提高了頂板的穩(wěn)定性，有效地控制了頂板下沉，減小了傳遞到兩幫和底板的上履巖層壓力。

（3）兩幫錨桿 （φ22mm，間排距750mm）長(zhǎng)度由2000mm增加至2400mm，配合強(qiáng)度更高的梯形梁和金屬網(wǎng)，提高了巷道兩幫的支護(hù)強(qiáng)度，有效地限制了幫部的變形，能更多地減小幫部底板垂直位移的結(jié)構(gòu)寬度、底板的塑性區(qū)和底鼓量。

（4）在巷道兩幫底角各施工1根45°的底角錨桿加固底角區(qū)域，提高了該區(qū)域的支護(hù)強(qiáng)度，切斷來自巷道兩幫的塑性滑移線，削弱了來自巷道兩側(cè)的擠壓應(yīng)力，從而有效地控制了巷道底鼓。

9420運(yùn)輸巷由巷道支護(hù)三級(jí)控制技術(shù)優(yōu)化后的支護(hù)參數(shù)優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在支護(hù)強(qiáng)度的加強(qiáng)上，在支護(hù)設(shè)計(jì)上更加合理，如頂板采用加密錨索加強(qiáng)支護(hù)，提高梁、網(wǎng)規(guī)格，增加幫部錨桿的長(zhǎng)度和增打底角錨桿等。

9420運(yùn)輸巷的支護(hù)斷面見圖2。

圖2 9420運(yùn)輸巷支護(hù)斷面

3 應(yīng)用效果

現(xiàn)場(chǎng)使用LYB－3頂板離層指示儀和BY67－A型測(cè)桿等工具，對(duì)9420運(yùn)輸巷的頂板下沉、兩幫移近量和底鼓量等數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)比分析9422回風(fēng)巷的觀測(cè)數(shù)據(jù)，兩條巷道的變形量比較分析結(jié)果見表1。

表1 巷道表面位移比較

由表1可知，采用巷道支護(hù)三級(jí)控制技術(shù)其支護(hù)參數(shù)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。

（1）采用新支護(hù)參數(shù)的巷道總體變形量明顯減小。9420運(yùn)輸巷70d的觀測(cè)期內(nèi)，頂板下沉總量?jī)H為28mm，下沉量減少了262mm，下沉速率為0.4mm/d，減少了88.9%;兩幫最大變形量為273mm，減少了357mm，變形速度為 3.9mm/d，減少了50.6%;底鼓總量為 260mm，減少了485mm，底鼓速度3.7mm/d，減少了60.2%，控制巷道變形的效果非常明顯。

（2）減少了臥底、修護(hù)等工作量，掘進(jìn)時(shí)一次成巷，沒有了臥底刷幫等修護(hù)工作，增加了迎頭的有效掘進(jìn)時(shí)間，提高了施工進(jìn)度，掘進(jìn)的單進(jìn)水平明顯提高，保證了生產(chǎn)的正常接續(xù)。

（3）采用新的支護(hù)參數(shù)后，基本上杜絕了網(wǎng)兜、斷錨桿現(xiàn)象，不再需要補(bǔ)網(wǎng)、補(bǔ)打錨桿和二次臥底釘?shù)赖裙ぷ?，較大程度地降低了二次支護(hù)的成本。同時(shí)減少了施工環(huán)節(jié)，提高了工程質(zhì)量，保證了施工安全。

4 結(jié)論

通過張雙樓煤礦9420運(yùn)輸巷的巷道支護(hù)三級(jí)控制技術(shù)應(yīng)用，可以看出對(duì)礦山壓力大、顯現(xiàn)明顯的深部巷道，采用此技術(shù)是一種控制巷道變形、治理底鼓的有效手段。

（1）頂板采用較密的錨索布置和更粗的梯形梁、金屬網(wǎng)，較高地提高了頂板的支護(hù)強(qiáng)度，有效地減少了直接頂對(duì)兩幫的壓力，同時(shí)也降低了通過兩幫對(duì)底板傳遞的壓力，對(duì)減小巷道變形、底鼓起著支撐作用。

（2）幫錨桿長(zhǎng)度加長(zhǎng)和使用更高強(qiáng)度的梯形梁及金屬網(wǎng)，提高了對(duì)兩幫的支護(hù)強(qiáng)度，更易將巖層的垂直應(yīng)力向巷道底板深部轉(zhuǎn)移，有效地抵抗幫部變形，減小底板的塑性區(qū)域，更好地控制底鼓。

（3）增打底角錨桿，增強(qiáng)了巷道底角范圍的支護(hù)強(qiáng)度，切斷了來自兩幫的塑性滑移線，削弱來自巷道兩側(cè)的擠壓應(yīng)力，從而較好地控制了底鼓。

（4）頂、幫均使用較高規(guī)格的梯形梁和金屬網(wǎng)，且網(wǎng)之間的連接采取了壓茬方式，兩肩窩采用幫網(wǎng)壓頂網(wǎng)的方式壓茬，并將頂網(wǎng)延伸至兩幫肩窩錨桿，錨桿間金屬網(wǎng)采用鐵絲雙排連接，增強(qiáng)了支護(hù)的整體性，形成了更抗壓的支護(hù)體。

［1］何滿潮，錢鳴高，等.深部巖體力學(xué)基礎(chǔ)［M］.北京:科學(xué)出版社，2010.

TD353

B

1006-6225（2012）02-0073-02

2012－02－16

鄒永德 （1969－），男，江蘇蘇州人，徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)技術(shù)部工程師。

［責(zé)任編輯:王興庫(kù)］