晉城煤業(yè)集團成莊礦巷道幫錨索布置研究

陳進才

摘要：成莊礦目前采用的錨桿支護技術已經成熟，近年來不斷開展了煤巷錨桿支護技術的研究、試驗與推廣應用。通過改變幫錨索布置方式，在受動壓影響的巷道內進行試驗，以保證巷道變形量的減少，滿足后期巷道能正常投入使用，并減少維護費用。

關鍵詞：幫錨索；錨桿支護；巷道變形

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）20-0101-03

1 實施前的狀況及存在問題

1.1 實施前的狀況

成莊礦目前采用的錨桿支護技術已經成熟，近年來不斷開展了煤巷錨桿支護技術的研究、試驗與推廣應用?，F(xiàn)在錨桿支護技術已經在成莊礦井下得到大面積推廣應用，取得較好的支護效果與經濟效益。隨著礦井的不斷開發(fā)和高效運行，對巷道支護又提出了新的難題。隨著成莊礦千萬噸能力礦井的建設和投運，原錨、索、網聯(lián)合支護技術已不能滿足生產狀況，后期需投入較多的人力和物力對巷道支護進行維護和處理。

1.2 存在問題

在相鄰采空區(qū)布置的巷道掘進過程中和回采過程中，巷道位移變化大，表現(xiàn)為兩幫擠出，巷道底板鼓起，為生產帶來一定問題。

巷道底板鼓起、巷道兩幫擠出，影響機電設備的安設和運行，行人困難，并使巷道斷面變小，滿足不了生產時的通風需求。

巷道在維護過程中需投入過多的人力和物力進行巷道維護。

變形巷道在使用過程中，存在很大的安全隱患。

2 創(chuàng)新目的

通過改變幫錨索布置方式，在受動壓影響的巷道內進行試驗，以保證巷道變形量的減少，滿足后期巷道能正常投入使用，并減少維護費用。

3 巷道變形原理

圖1

圖2

圖3

3.1 巷道掘進方式

成莊礦回采工藝為綜放頂回采工藝，順槽（小U）巷道一般沿煤層底板掘進，以保證綜放頂回采工藝的回采率，而成莊礦綜采工作面又采用了大U套小U通風方式，對大U內的巷道采用沿頂板掘進方式，這樣使巷道在回采或掘進過程中，巷道受力布置不均勻，導致巷道變形。

3.2 巷道變形分析

成莊礦巷道受煤層厚度及回采工藝影響，巷道一般沿底板掘進和頂板掘進，有四種方式：一為小U巷為底板巷，大U巷道為頂板巷；二為小U巷為頂板巷，大U為底板巷；三為小U和大U都為底板巷；四為小U和大U都為頂板巷。巷道變形如圖1、圖2、圖3所示。

4 巷道支護方案

原則：錨桿、錨索布置與參數(shù)選取應充分考慮巷道的實際情況，盡量減少錨桿支護密度，提高掘進速度。

4.1 巷道原支護方案

頂錨索布置特征：錨索呈雙排布置，距幫1.41m，錨索間排距1.70×2.0m。錨索布置形式：2-0-2，錨索規(guī)格為SKP-22-1-7.4。

幫錨索布置特征：采用1-0-1方式布置，錨索排距2000mm，距底板1600mm，錨索規(guī)格為SKP-17.8-1-5.4。

4220副巷從開口到514m采用此支護形式。

4.2 巷道破壞數(shù)據(jù)分析

4220副巷掘進后，由于受采空區(qū)的影響，巷道兩幫和頂?shù)装迕簬r體的應力和位移分布情況出現(xiàn)了非對稱現(xiàn)象。從巷道掘進200m后來看，靠近采空區(qū)一側巷幫垂直應力集中區(qū)域和集中程度大于靠近煤柱一側。從水平應力來看，最大水平應力集中區(qū)域集中在巷道的頂?shù)装逯胁俊?/p>

從4220副巷距巷口232m處1#綜合測站數(shù)據(jù)可以看出：從4220副巷掘進后圍巖位移場分布來看，巷道頂板最大下沉量為152mm，最大底鼓量為212mm，靠近采空區(qū)一側巷幫變形為425mm，靠近煤柱一側巷幫變形為284mm。

巷道掘進后巷道圍巖的破壞區(qū)域呈現(xiàn)非對稱分布?？拷煽諈^(qū)一側巷幫破壞范圍要大于靠近煤柱一側?？傮w來看，頂板和巷幫在靠近采空區(qū)一側破壞范圍較大，破壞范圍在2～3m之間。其他部位圍巖破壞范圍相對較小，但仍遠大于4215巷和4220巷掘進時圍巖的破壞范圍。由于煤柱受采動影響，煤體在掘進擾動后更容易破碎，因此沿空掘巷加強兩幫的支護變得尤為重要。

4.3 巷道新支護方案

頂錨索布置特征：錨索呈雙排布置，錨索布置形式：2-1-2，錨索規(guī)格為SKP-22-1-7.4。

幫錨索布置特征：煤柱側采用1-0-1方式布置，錨索排距2000mm，距底板500mm，采空區(qū)側采用1-1-1邁步方式布置，錨索排距1000mm，距底板1600mm和500mm，錨索規(guī)格為SKP-17.8-1-4.3。

4.4 巷道新支護方案數(shù)據(jù)分析

從4220副巷距巷口1120m處5#綜合測站數(shù)據(jù)得出：從4220副巷掘進后圍巖位移場分布來看，巷道頂板最大下沉量為85mm，最大底鼓量為5mm，靠近采空區(qū)一側巷幫變形為25mm，靠近煤柱一側巷幫變形為45mm。

從4220副巷距巷口1519m處8#綜合測站數(shù)據(jù)得出：從4220副巷掘進后圍巖位移場分布來看，巷道頂板最大下沉量為85mm，最大底鼓量為190mm，靠近采空區(qū)一側巷幫變形為35mm，靠近煤柱一側巷幫變形為50mm。

5 效果分析

在以前的支護方案中，工作面掘進20m后，底鼓就達到300mm，巷道在掘進過程中需重復投入人力去起底以保證巷道能正常掘進。

4220副巷在使用新的支護方案后，工作面在掘進150m左右的范圍內變化量很小，控制在50mm以內，在掘進500m內，底鼓控制在200mm以內，并且在掘進過程中無需再投入人力。

6 推廣應用的前景

我礦現(xiàn)回采工作面大多為大U套小U的四巷布置方式，大U巷道一般為相鄰工作面復用，如5303面大U、4308面大U、4309面大U、2317面大U等。而復用巷道一般相對的工程就是起底、開幫、加固底板，其中起底工程不管在掘進還是回采或者是在復用過程中都能碰到，而幫錨索的新布置方式能對底板鼓起起到抑制作用。