厚層泥巖淋水頂板煤巷支護(hù)技術(shù)研究

摘要：為解決2609區(qū)段運(yùn)輸平巷厚層泥巖淋水頂板巷道的支護(hù)難題，本文分析了巷道頂板淋水對(duì)巷道圍巖的軟化以及對(duì)錨固結(jié)構(gòu)的弱化機(jī)理。通過采用頂板布置卸水孔集中排水技術(shù)減少了水對(duì)圍巖和支護(hù)的弱化，高預(yù)緊力錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖的主動(dòng)支護(hù)，形成了合理的錨網(wǎng)索支護(hù)參數(shù)，并成功的進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：淋水頂板 軟弱泥巖 巷道支護(hù) 錨固結(jié)構(gòu) 弱化作用

0 引言

隨著我國(guó)煤礦開采范圍的擴(kuò)大化，地質(zhì)條件的復(fù)雜化，很多巷道在不同程度上受到地下水影響?，F(xiàn)有的工程實(shí)踐表明，小規(guī)模的巷道淋水也會(huì)對(duì)巷道圍巖造成很大損傷，給巷道的維護(hù)帶來巨大的困難。巷道淋水對(duì)巷道圍巖支護(hù)的影響主要體現(xiàn)在兩方面：

一是淋水對(duì)巷道圍巖的弱化作用，表現(xiàn)為圍巖強(qiáng)度的降低和承載結(jié)構(gòu)的破壞；

二是水還會(huì)造成錨固結(jié)構(gòu)的弱化，表現(xiàn)為水對(duì)錨桿（索）結(jié)構(gòu)及其附件的銹蝕，降低其承載能力，同時(shí)巷道圍巖遇水后發(fā)生的膨脹變形會(huì)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)造成額外的載荷，從而給巷道前期的掘進(jìn)與后期的維護(hù)帶來諸多不利因素。

1 工程概況

2609區(qū)段運(yùn)輸平巷是2609工作面的皮帶巷，2609工作面位于26皮帶下山以南，開采煤層為二2煤，煤層平均厚度為2.5m，平均傾角為7°。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤層賦存條件較穩(wěn)定。2609回采工作面地質(zhì)條件較復(fù)雜，工作面煤層整體上為復(fù)式褶曲構(gòu)造，在工作面外部呈向斜構(gòu)造，在里段為一寬緩背斜。2609區(qū)段回風(fēng)平巷外段及里段揭露一較大的火成巖侵蝕區(qū)，煤層可能被侵蝕或蝕變?yōu)樘烊唤?。根?jù)地質(zhì)報(bào)告，2609區(qū)段運(yùn)輸平巷的主要充水源為煤層頂?shù)装迳皫r裂隙水、相鄰的2607工作面老空水和底板太灰水。巷道頂?shù)装鍘r性見表1。

表1 頂?shù)装鍘r層巖性描述

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2 水作用下圍巖強(qiáng)度弱化機(jī)制

水對(duì)巖石的弱化作用導(dǎo)致巖體變形、破壞等宏觀上的表現(xiàn)特征，而這種宏觀上的變化與其內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的改變密切相關(guān)，特別是巖石礦物組分中含粘土礦物和其內(nèi)部裂隙孔隙發(fā)育時(shí)，這種弱化現(xiàn)象更加明顯。

水對(duì)于圍巖強(qiáng)度的弱化效應(yīng)，主要是通過兩個(gè)作用來實(shí)現(xiàn)的：

第一個(gè)作用是對(duì)巖層內(nèi)部弱面和礦物成分的物理與化學(xué)作用。物理作用是指，由于在煤巖體中存在不連續(xù)面，如裂隙面和節(jié)理面等，巷道開挖之后，地下水的流動(dòng)將會(huì)對(duì)不連續(xù)面產(chǎn)生潤(rùn)滑作用，同時(shí)，水還會(huì)對(duì)巖體結(jié)構(gòu)面內(nèi)的充填物產(chǎn)生軟化作用?；瘜W(xué)作用是指，地下水在滲入到巖體的礦物結(jié)晶骨架后，通過水解作用改變礦物成分與形態(tài)，從而降低巖體內(nèi)聚力，在淋水與風(fēng)干雙重作用的共同影響下，將會(huì)造成淺部圍巖強(qiáng)度降低，裂隙增大，隨著影響時(shí)間的增加，圍巖的破壞也會(huì)從淺部向深部緩慢發(fā)展。

第二個(gè)作用是靜水壓的有效應(yīng)力作用和動(dòng)水壓的沖刷作用，即水對(duì)圍巖的力學(xué)作用，通過圍巖內(nèi)部存在的裂隙來實(shí)現(xiàn)。在裂隙的法向方向上，靜水壓作用可導(dǎo)致裂隙的擴(kuò)容變形；在裂隙的切向方向上，動(dòng)水壓作用可降低煤巖的抗切強(qiáng)度。

水對(duì)圍巖強(qiáng)度的弱化性質(zhì)可以用軟化性來描述。軟化性是指巖石浸水后強(qiáng)度降低的性質(zhì)，通常使用軟化系數(shù)來表示水作用的影響程度，即水飽和巖石試件單軸抗壓強(qiáng)度與干燥巖石抗壓強(qiáng)度之比。

η0=■？燮1（1）

其中 η0——巖石軟化系數(shù)；

Rcw——水飽和巖石試件單軸抗壓強(qiáng)度，MPa；

Rc——干燥巖石試件單軸抗壓強(qiáng)度，MPa。

巖石浸水后的軟化程度，與巖石的成分，裂隙發(fā)育程度，水化學(xué)成分及浸水時(shí)間有關(guān)。巖石的軟化系數(shù)越小，表示巖石強(qiáng)度受水影響越小。巖石普遍具有軟化性，對(duì)于強(qiáng)度低的巖石，軟化系數(shù)變化幅度非常大。研究巖石的軟化性對(duì)于淋水頂板的巷道支護(hù)具有重要意義。煤礦常見巖石軟化系數(shù)如表2。

表2 煤礦常見巖石軟化系數(shù)

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3 水對(duì)巷道錨固結(jié)構(gòu)的弱化

巷道開挖后，開挖擾動(dòng)的影響會(huì)在頂板巖層中形成和擴(kuò)展各種裂隙，頂板水則會(huì)通過這些裂隙延伸到巷道內(nèi)，出現(xiàn)頂板淋水現(xiàn)象；對(duì)于采用錨桿索支護(hù)的巷道，在進(jìn)行錨索支護(hù)過程中，頂板水則會(huì)沿著錨索孔外泄，影響錨固劑的支護(hù)效果，并進(jìn)一步影響整個(gè)巷道錨固結(jié)構(gòu)的支護(hù)效果。頂板淋水對(duì)錨網(wǎng)索支護(hù)的巷道其錨固結(jié)構(gòu)的弱化作用可體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

3.1 淋水會(huì)降低錨桿索的錨固力

錨桿索安裝之后，由于圍巖中動(dòng)態(tài)水的流動(dòng)，使安裝錨桿錨索的樹脂錨固劑遇水后發(fā)生反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致錨固劑凝結(jié)性降低，進(jìn)而導(dǎo)致錨桿索的粘結(jié)力降低；在水沖潰錨固劑方面，由于水可減慢固化劑反應(yīng)速度，因此容易造成錨固劑被沖失，改變錨桿索錨固點(diǎn)位置，造成實(shí)際錨固長(zhǎng)度減小。研究表明，在錨固力影響方面，水可降低錨固劑的粘結(jié)強(qiáng)度約7%，在鉆孔水量小于1000的情況下，水造成錨固長(zhǎng)度減小約為10%。

3.2 淋水對(duì)錨固支護(hù)構(gòu)件的銹蝕

淋水會(huì)對(duì)巷道圍巖中的支護(hù)材料，如錨桿索體、托盤和鋼筋網(wǎng)等金屬構(gòu)件造成銹蝕作用，在一定程度上降低了支護(hù)材料本身的力學(xué)性能，導(dǎo)致支護(hù)系統(tǒng)可靠性下降。錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)通過施加高預(yù)緊力改變圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，提高圍巖的強(qiáng)度，支護(hù)結(jié)構(gòu)的銹蝕破壞，性能降低，導(dǎo)致通過錨桿索施加給圍巖的預(yù)緊力降低，從而影響錨固結(jié)構(gòu)的支護(hù)效果。

總之，巷道淋水對(duì)樹錨桿索支護(hù)系統(tǒng)有較大影響，在實(shí)際的巷道錨固支護(hù)設(shè)計(jì)過程中，必須考慮水的影響，并采取措施降低其不利影響，以確保錨固支護(hù)的安全性和可靠性。

4 工程應(yīng)用

2609區(qū)段運(yùn)輸平巷為斜頂矩形巷道，巷道掘?qū)?.6m，凈寬4.3m，中高要求凈高不低于2.5m。巷道沿二2煤層頂板掘進(jìn)，煤層厚度平均2.5m，傾角平均7°。

4.1 支護(hù)思路

2609區(qū)段運(yùn)輸平巷支護(hù)思路：

①巷道軸向布置卸水孔集中排，由于巷道涌水量不大，通過沿巷道軸向布置卸水孔來降低或者消除鉆孔附近的涌水量；endprint

②高預(yù)緊力錨網(wǎng)索實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖的主動(dòng)支護(hù)，設(shè)計(jì)合理的支護(hù)參數(shù)，采用加長(zhǎng)錨固，并通過施加高預(yù)緊力提高支護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

4.2 具體支護(hù)參數(shù)

4.2.1 頂板錨桿參數(shù)

巷道頂板采用7根Φ22×2800mm左旋螺紋鋼樹脂錨桿加4.5m長(zhǎng)M5型鋼帶、礦用鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，托盤為專用配套的M10型鋼托盤，錨桿間距700mm，排距700mm。每根錨桿使用2卷ZK2550快速低稠樹脂錨固劑。錨桿安裝時(shí)施加的預(yù)緊力要求不小于60kN，錨固力不小于200kN。

4.2.2 頂板錨索參數(shù)

頂板沿巷道的走向方向依次布置錨索梁和單體錨索，形成“二三交替布置”。“二”為一梁二索，錨索為Φ18.9×6300mm鋼絞線。鋼梁采用礦用16號(hào)槽鋼梁，長(zhǎng)度2.2m，兩個(gè)眼孔距離為1.6m，且錨索需加讓壓管?！叭睘槿鶈误w讓壓錨索，錨索為Φ18.9×8300mm鋼絞線，托盤尺寸為400×400×12mm+200×200×10mm的雙托盤。每根錨索使用4卷ZK2550快速低稠樹脂錨固劑，錨索安裝時(shí)預(yù)緊力要求不低于80kN，錨固力不低于250kN。

4.2.3 幫部錨桿參數(shù)

巷道幫部采用4根Φ22×2800mm左旋螺紋鋼樹脂錨桿加2.8m長(zhǎng)M5型鋼帶、礦用鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，錨桿間距為800mm，排距均為700mm。每根錨桿使用2卷ZK2550快速低稠樹脂錨固劑。幫錨桿預(yù)緊力和錨固力要求同頂錨桿。在巷道煤層傾角變大的區(qū)域，鋼帶下端距離底板超過200mm時(shí)，在鋼帶下端空幫位置補(bǔ)打一根單體錨桿，并沿巷道走向鋪設(shè)幫部鋼帶。

4.2.4 幫部錨索參數(shù)

沿巷道走向在兩幫中部布置一套錨索梁，一梁二索，錨索為Φ18.9×6300mm鋼絞線。鋼梁規(guī)格為礦用16號(hào)槽鋼梁，長(zhǎng)度2.2m，兩個(gè)眼孔距離為1.8m，且需加讓壓管，在槽鋼梁的槽內(nèi)加一厚度不小于10mm的平墊鋼板為錨索托盤。每根鋼絞線使用4卷ZK2550快速低稠樹脂錨固劑，幫錨索預(yù)緊力和錨固力要求同頂錨索。

4.2.5 布置卸水孔

巷道為厚層泥巖淋水頂板，靠頂板最低端的單體讓壓錨索孔打好以后先不安裝錨索，作為出水孔導(dǎo)排頂板水，待頂板水變小后再安裝單體錨索。

4.2.6 特殊地段支護(hù)

對(duì)斷層帶等圍巖破碎區(qū)域，采用錨桿支護(hù)+鋼棚支護(hù)的聯(lián)合支護(hù)方式，并盡可能的先用錨桿錨索等主動(dòng)支護(hù)錨固圍巖，再采用鋼棚支護(hù)并塞緊背實(shí)鋼棚與頂幫之間的空隙，具體方案及參數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行針對(duì)性研究和設(shè)計(jì)。

巷道支護(hù)示意圖如圖1所示。

4.3 支護(hù)效果

2609區(qū)段運(yùn)輸平巷礦壓觀測(cè)的結(jié)果表明：巷道掘進(jìn)期間，頂板圍巖活動(dòng)比較穩(wěn)定，沒有發(fā)生明顯的變形下沉，測(cè)站1和3處觀測(cè)到頂板下沉約為11mm。巷道兩幫最大變形量達(dá)到82mm，左幫最大變形量達(dá)到40mm，巷道幫部變形主要是由右?guī)妥冃我?。測(cè)站2處觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示左幫變形量較大，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)也發(fā)現(xiàn)在左幫有數(shù)根錨桿被拉斷，說明測(cè)站2附近區(qū)域巷道左幫礦壓顯現(xiàn)比較明顯。由于巷道進(jìn)行了多次拉底，底臌量無法進(jìn)行測(cè)量。2609區(qū)段運(yùn)輸平巷在掘進(jìn)期間，基本沒有出現(xiàn)頂板離層，測(cè)站1和2處觀測(cè)到離層量為0，測(cè)站3處巷道頂板離層觀測(cè)記錄顯示，前12天未發(fā)生頂板離層，12天后開始出現(xiàn)離層，為錨桿錨固范圍外離層，最大離層量為7mm。巷道支護(hù)整體效果見圖2。

5 結(jié)論

①針對(duì)厚層泥巖淋水頂板巷道圍巖穩(wěn)定性控制難題，研究了頂板水對(duì)巷道圍巖的軟化和對(duì)錨網(wǎng)索支護(hù)系統(tǒng)的弱化機(jī)理。水對(duì)圍巖的作用包括物理化學(xué)作用和力學(xué)作用兩個(gè)方面，兩種作用共同導(dǎo)致了圍巖的弱化；頂板滲水會(huì)降低錨固劑粘結(jié)強(qiáng)度，減小錨桿索有效錨固長(zhǎng)度，造成錨網(wǎng)索支護(hù)結(jié)構(gòu)金屬構(gòu)件的銹蝕，從而導(dǎo)致錨固系統(tǒng)可靠性下降。

②提出了厚層泥巖淋水頂板巷道的支護(hù)技術(shù)，確定了適合2609區(qū)段運(yùn)輸平巷的的合理支護(hù)參數(shù)。通過沿巷道軸向布置卸水孔排水以減少水對(duì)巷道圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的不利影響，采用參數(shù)合理的高預(yù)緊力錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)可以有效解決巷道支護(hù)問題。

③該技術(shù)在2609區(qū)段運(yùn)輸平巷的支護(hù)實(shí)踐中得到了成功應(yīng)用。礦壓觀測(cè)表明，巷道掘進(jìn)期間，頂板最大下沉量為11mm，兩幫最大移近量為82mm，左幫最大移近量為40mm，巷道頂板基本不發(fā)生離層，巷道變形得到有效的控制，巷道維護(hù)滿足生產(chǎn)要求。該支護(hù)技術(shù)可以在類似條件巷道支護(hù)實(shí)踐中參考應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：王濤（1986-），男，河南永城人，碩士研究生，主要從事煤礦生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)計(jì)工作。endprint

②高預(yù)緊力錨網(wǎng)索實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖的主動(dòng)支護(hù)，設(shè)計(jì)合理的支護(hù)參數(shù)，采用加長(zhǎng)錨固，并通過施加高預(yù)緊力提高支護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

4.2 具體支護(hù)參數(shù)

4.2.1 頂板錨桿參數(shù)

巷道頂板采用7根Φ22×2800mm左旋螺紋鋼樹脂錨桿加4.5m長(zhǎng)M5型鋼帶、礦用鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，托盤為專用配套的M10型鋼托盤，錨桿間距700mm，排距700mm。每根錨桿使用2卷ZK2550快速低稠樹脂錨固劑。錨桿安裝時(shí)施加的預(yù)緊力要求不小于60kN，錨固力不小于200kN。

4.2.2 頂板錨索參數(shù)

頂板沿巷道的走向方向依次布置錨索梁和單體錨索，形成“二三交替布置”?！岸睘橐涣憾鳎^索為Φ18.9×6300mm鋼絞線。鋼梁采用礦用16號(hào)槽鋼梁，長(zhǎng)度2.2m，兩個(gè)眼孔距離為1.6m，且錨索需加讓壓管?！叭睘槿鶈误w讓壓錨索，錨索為Φ18.9×8300mm鋼絞線，托盤尺寸為400×400×12mm+200×200×10mm的雙托盤。每根錨索使用4卷ZK2550快速低稠樹脂錨固劑，錨索安裝時(shí)預(yù)緊力要求不低于80kN，錨固力不低于250kN。

4.2.3 幫部錨桿參數(shù)

巷道幫部采用4根Φ22×2800mm左旋螺紋鋼樹脂錨桿加2.8m長(zhǎng)M5型鋼帶、礦用鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，錨桿間距為800mm，排距均為700mm。每根錨桿使用2卷ZK2550快速低稠樹脂錨固劑。幫錨桿預(yù)緊力和錨固力要求同頂錨桿。在巷道煤層傾角變大的區(qū)域，鋼帶下端距離底板超過200mm時(shí)，在鋼帶下端空幫位置補(bǔ)打一根單體錨桿，并沿巷道走向鋪設(shè)幫部鋼帶。

4.2.4 幫部錨索參數(shù)

沿巷道走向在兩幫中部布置一套錨索梁，一梁二索，錨索為Φ18.9×6300mm鋼絞線。鋼梁規(guī)格為礦用16號(hào)槽鋼梁，長(zhǎng)度2.2m，兩個(gè)眼孔距離為1.8m，且需加讓壓管，在槽鋼梁的槽內(nèi)加一厚度不小于10mm的平墊鋼板為錨索托盤。每根鋼絞線使用4卷ZK2550快速低稠樹脂錨固劑，幫錨索預(yù)緊力和錨固力要求同頂錨索。

4.2.5 布置卸水孔

巷道為厚層泥巖淋水頂板，靠頂板最低端的單體讓壓錨索孔打好以后先不安裝錨索，作為出水孔導(dǎo)排頂板水，待頂板水變小后再安裝單體錨索。

4.2.6 特殊地段支護(hù)

對(duì)斷層帶等圍巖破碎區(qū)域，采用錨桿支護(hù)+鋼棚支護(hù)的聯(lián)合支護(hù)方式，并盡可能的先用錨桿錨索等主動(dòng)支護(hù)錨固圍巖，再采用鋼棚支護(hù)并塞緊背實(shí)鋼棚與頂幫之間的空隙，具體方案及參數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行針對(duì)性研究和設(shè)計(jì)。

巷道支護(hù)示意圖如圖1所示。

4.3 支護(hù)效果

2609區(qū)段運(yùn)輸平巷礦壓觀測(cè)的結(jié)果表明：巷道掘進(jìn)期間，頂板圍巖活動(dòng)比較穩(wěn)定，沒有發(fā)生明顯的變形下沉，測(cè)站1和3處觀測(cè)到頂板下沉約為11mm。巷道兩幫最大變形量達(dá)到82mm，左幫最大變形量達(dá)到40mm，巷道幫部變形主要是由右?guī)妥冃我?。測(cè)站2處觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示左幫變形量較大，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)也發(fā)現(xiàn)在左幫有數(shù)根錨桿被拉斷，說明測(cè)站2附近區(qū)域巷道左幫礦壓顯現(xiàn)比較明顯。由于巷道進(jìn)行了多次拉底，底臌量無法進(jìn)行測(cè)量。2609區(qū)段運(yùn)輸平巷在掘進(jìn)期間，基本沒有出現(xiàn)頂板離層，測(cè)站1和2處觀測(cè)到離層量為0，測(cè)站3處巷道頂板離層觀測(cè)記錄顯示，前12天未發(fā)生頂板離層，12天后開始出現(xiàn)離層，為錨桿錨固范圍外離層，最大離層量為7mm。巷道支護(hù)整體效果見圖2。

5 結(jié)論

①針對(duì)厚層泥巖淋水頂板巷道圍巖穩(wěn)定性控制難題，研究了頂板水對(duì)巷道圍巖的軟化和對(duì)錨網(wǎng)索支護(hù)系統(tǒng)的弱化機(jī)理。水對(duì)圍巖的作用包括物理化學(xué)作用和力學(xué)作用兩個(gè)方面，兩種作用共同導(dǎo)致了圍巖的弱化；頂板滲水會(huì)降低錨固劑粘結(jié)強(qiáng)度，減小錨桿索有效錨固長(zhǎng)度，造成錨網(wǎng)索支護(hù)結(jié)構(gòu)金屬構(gòu)件的銹蝕，從而導(dǎo)致錨固系統(tǒng)可靠性下降。

②提出了厚層泥巖淋水頂板巷道的支護(hù)技術(shù)，確定了適合2609區(qū)段運(yùn)輸平巷的的合理支護(hù)參數(shù)。通過沿巷道軸向布置卸水孔排水以減少水對(duì)巷道圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的不利影響，采用參數(shù)合理的高預(yù)緊力錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)可以有效解決巷道支護(hù)問題。

③該技術(shù)在2609區(qū)段運(yùn)輸平巷的支護(hù)實(shí)踐中得到了成功應(yīng)用。礦壓觀測(cè)表明，巷道掘進(jìn)期間，頂板最大下沉量為11mm，兩幫最大移近量為82mm，左幫最大移近量為40mm，巷道頂板基本不發(fā)生離層，巷道變形得到有效的控制，巷道維護(hù)滿足生產(chǎn)要求。該支護(hù)技術(shù)可以在類似條件巷道支護(hù)實(shí)踐中參考應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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[2]楊武洋，宋光，連會(huì)青.SYT電磁波法探查礦井突水地質(zhì)條件的應(yīng)用研究[J].華北科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，7（1）：16-18.

[3]李忠建，魏久傳，尹會(huì)永，等.底板突水影響因素評(píng)價(jià)新方法：無量綱信息融合法[J].中國(guó)礦業(yè)，2010，19（1）：95-97.

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307.

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[11]李志強(qiáng).含水層頂板條件下錨索（錨桿）支護(hù)可靠性分析[J].煤，2008，17（2）：68-70.

作者簡(jiǎn)介：王濤（1986-），男，河南永城人，碩士研究生，主要從事煤礦生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)計(jì)工作。endprint

②高預(yù)緊力錨網(wǎng)索實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖的主動(dòng)支護(hù)，設(shè)計(jì)合理的支護(hù)參數(shù)，采用加長(zhǎng)錨固，并通過施加高預(yù)緊力提高支護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

4.2 具體支護(hù)參數(shù)

4.2.1 頂板錨桿參數(shù)

巷道頂板采用7根Φ22×2800mm左旋螺紋鋼樹脂錨桿加4.5m長(zhǎng)M5型鋼帶、礦用鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，托盤為專用配套的M10型鋼托盤，錨桿間距700mm，排距700mm。每根錨桿使用2卷ZK2550快速低稠樹脂錨固劑。錨桿安裝時(shí)施加的預(yù)緊力要求不小于60kN，錨固力不小于200kN。

4.2.2 頂板錨索參數(shù)

頂板沿巷道的走向方向依次布置錨索梁和單體錨索，形成“二三交替布置”。“二”為一梁二索，錨索為Φ18.9×6300mm鋼絞線。鋼梁采用礦用16號(hào)槽鋼梁，長(zhǎng)度2.2m，兩個(gè)眼孔距離為1.6m，且錨索需加讓壓管?！叭睘槿鶈误w讓壓錨索，錨索為Φ18.9×8300mm鋼絞線，托盤尺寸為400×400×12mm+200×200×10mm的雙托盤。每根錨索使用4卷ZK2550快速低稠樹脂錨固劑，錨索安裝時(shí)預(yù)緊力要求不低于80kN，錨固力不低于250kN。

4.2.3 幫部錨桿參數(shù)

巷道幫部采用4根Φ22×2800mm左旋螺紋鋼樹脂錨桿加2.8m長(zhǎng)M5型鋼帶、礦用鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，錨桿間距為800mm，排距均為700mm。每根錨桿使用2卷ZK2550快速低稠樹脂錨固劑。幫錨桿預(yù)緊力和錨固力要求同頂錨桿。在巷道煤層傾角變大的區(qū)域，鋼帶下端距離底板超過200mm時(shí)，在鋼帶下端空幫位置補(bǔ)打一根單體錨桿，并沿巷道走向鋪設(shè)幫部鋼帶。

4.2.4 幫部錨索參數(shù)

沿巷道走向在兩幫中部布置一套錨索梁，一梁二索，錨索為Φ18.9×6300mm鋼絞線。鋼梁規(guī)格為礦用16號(hào)槽鋼梁，長(zhǎng)度2.2m，兩個(gè)眼孔距離為1.8m，且需加讓壓管，在槽鋼梁的槽內(nèi)加一厚度不小于10mm的平墊鋼板為錨索托盤。每根鋼絞線使用4卷ZK2550快速低稠樹脂錨固劑，幫錨索預(yù)緊力和錨固力要求同頂錨索。

4.2.5 布置卸水孔

巷道為厚層泥巖淋水頂板，靠頂板最低端的單體讓壓錨索孔打好以后先不安裝錨索，作為出水孔導(dǎo)排頂板水，待頂板水變小后再安裝單體錨索。

4.2.6 特殊地段支護(hù)

對(duì)斷層帶等圍巖破碎區(qū)域，采用錨桿支護(hù)+鋼棚支護(hù)的聯(lián)合支護(hù)方式，并盡可能的先用錨桿錨索等主動(dòng)支護(hù)錨固圍巖，再采用鋼棚支護(hù)并塞緊背實(shí)鋼棚與頂幫之間的空隙，具體方案及參數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行針對(duì)性研究和設(shè)計(jì)。

巷道支護(hù)示意圖如圖1所示。

4.3 支護(hù)效果

2609區(qū)段運(yùn)輸平巷礦壓觀測(cè)的結(jié)果表明：巷道掘進(jìn)期間，頂板圍巖活動(dòng)比較穩(wěn)定，沒有發(fā)生明顯的變形下沉，測(cè)站1和3處觀測(cè)到頂板下沉約為11mm。巷道兩幫最大變形量達(dá)到82mm，左幫最大變形量達(dá)到40mm，巷道幫部變形主要是由右?guī)妥冃我?。測(cè)站2處觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示左幫變形量較大，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)也發(fā)現(xiàn)在左幫有數(shù)根錨桿被拉斷，說明測(cè)站2附近區(qū)域巷道左幫礦壓顯現(xiàn)比較明顯。由于巷道進(jìn)行了多次拉底，底臌量無法進(jìn)行測(cè)量。2609區(qū)段運(yùn)輸平巷在掘進(jìn)期間，基本沒有出現(xiàn)頂板離層，測(cè)站1和2處觀測(cè)到離層量為0，測(cè)站3處巷道頂板離層觀測(cè)記錄顯示，前12天未發(fā)生頂板離層，12天后開始出現(xiàn)離層，為錨桿錨固范圍外離層，最大離層量為7mm。巷道支護(hù)整體效果見圖2。

5 結(jié)論

①針對(duì)厚層泥巖淋水頂板巷道圍巖穩(wěn)定性控制難題，研究了頂板水對(duì)巷道圍巖的軟化和對(duì)錨網(wǎng)索支護(hù)系統(tǒng)的弱化機(jī)理。水對(duì)圍巖的作用包括物理化學(xué)作用和力學(xué)作用兩個(gè)方面，兩種作用共同導(dǎo)致了圍巖的弱化；頂板滲水會(huì)降低錨固劑粘結(jié)強(qiáng)度，減小錨桿索有效錨固長(zhǎng)度，造成錨網(wǎng)索支護(hù)結(jié)構(gòu)金屬構(gòu)件的銹蝕，從而導(dǎo)致錨固系統(tǒng)可靠性下降。

②提出了厚層泥巖淋水頂板巷道的支護(hù)技術(shù)，確定了適合2609區(qū)段運(yùn)輸平巷的的合理支護(hù)參數(shù)。通過沿巷道軸向布置卸水孔排水以減少水對(duì)巷道圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的不利影響，采用參數(shù)合理的高預(yù)緊力錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)可以有效解決巷道支護(hù)問題。

③該技術(shù)在2609區(qū)段運(yùn)輸平巷的支護(hù)實(shí)踐中得到了成功應(yīng)用。礦壓觀測(cè)表明，巷道掘進(jìn)期間，頂板最大下沉量為11mm，兩幫最大移近量為82mm，左幫最大移近量為40mm，巷道頂板基本不發(fā)生離層，巷道變形得到有效的控制，巷道維護(hù)滿足生產(chǎn)要求。該支護(hù)技術(shù)可以在類似條件巷道支護(hù)實(shí)踐中參考應(yīng)用。

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307.

[5]聶建偉，鐘新春.淋水復(fù)合頂板巷道錨梁網(wǎng)支護(hù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用分析[J].煤礦開采，2007，12（2）：39-41.

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[11]李志強(qiáng).含水層頂板條件下錨索（錨桿）支護(hù)可靠性分析[J].煤，2008，17（2）：68-70.

作者簡(jiǎn)介：王濤（1986-），男，河南永城人，碩士研究生，主要從事煤礦生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)計(jì)工作。endprint