無架棚技術(shù)在金鳳煤礦過斷層中的研究與應(yīng)用

趙曉鵬

摘 要：為了提高掘進巷道在特殊地質(zhì)條件下的單進水平，本文利用短錨索替代架棚，既確保了安全，降低了支護勞動強度，又提高了掘進效率，具有類似地質(zhì)條件推廣使用的價值。

關(guān)鍵詞：短錨索；架棚；斷層；效率

巷道掘進施工過程中，經(jīng)常會遇到斷層，風(fēng)氧化帶等特殊地質(zhì)條件，在這些條件下，巷道圍巖變形和破壞強烈，支護難度大，當(dāng)支護設(shè)計不合理時，經(jīng)常會發(fā)生冒頂事故。采用棚式支護時，勞動強度大、材料費用高，且支護效果差，不能有效控制圍巖的變形和破壞。本文就金鳳煤礦回風(fēng)巷掘進至特殊地質(zhì)條件下遇到斷層時，通過大量理論驗證，對采用短錨索代替螺紋鋼錨桿，配合鋼筋網(wǎng)及錨索梁加強支護方法應(yīng)用成功的實例做以下介紹。

1 巷道過斷層

神華寧夏煤業(yè)集團金鳳煤礦011205工作面回風(fēng)巷是沿煤層破頂板200mm（偽頂）掘進的回采巷道，巷道斷面形狀為矩形，巷寬4.6m，巷高2.8m，回風(fēng)巷掘進至2950m時揭露JL12-59 320°∠70°正斷層，落差為1.6m，巷道頂板淋水較大伴生裂隙比較發(fā)育，根據(jù)地測科提供地質(zhì)資料，煤層頂板以上3.8m地質(zhì)條件為風(fēng)氧化帶，地質(zhì)條件極為復(fù)雜，通過打鉆探煤，決定巷道按照+8°追煤掘進，巷道留頂煤段，為控制斷層破碎帶頂巖層的顯著變形和破壞，為保證巷道的安全使用，采用短錨索、鋼筋網(wǎng)配合錨索梁進行加強支護，在這基礎(chǔ)上，噴射混凝土漿液對巷道淋水段進行噴漿封閉。

1.1 采用短錨索代替錨桿支護方案

為控制斷層破碎帶頂板巖層的顯著變形和破壞，防止錨索過長穿透風(fēng)氧化帶造成巷道淋水加大，留頂煤掘進段巷道頂部采用Φ17.8×3300mm預(yù)應(yīng)力鋼絞線替代了Φ20×2200mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，配以150×150×10mm鐵托板，每根短錨索充填2節(jié)Z23/70型樹脂藥卷進行錨固，預(yù)緊力保證50kN，間排距800×1000mm矩形布置，進行支護，靠近巷道兩幫肩窩的短錨索與巷道頂板成10°角打設(shè)，巷道中間段錨索垂直巷道頂板打設(shè)。（如圖1、圖2所示）

1.1.1 采用短錨索代替錨桿支護參數(shù)校核

短錨索安裝越及時，預(yù)緊力越大，則錨固范圍內(nèi)巖層的整體剛度越高，巖層處于壓縮狀態(tài)，保持了巖層的完整性和整體強度。

1.1.2 錨索梁加強支護方案

斷層面前后留頂煤段在基本支護的基礎(chǔ)上垂直巷道走向架設(shè)錨索梁進行加強支護，錨索梁采用11#礦用工字鋼加工而成，每組錨索梁采用兩根φ17.8×5300mm預(yù)應(yīng)力鋼絞線，配以150×150×16mm的鐵托板，每根錨索采用4節(jié)Z23/70型樹脂錨固劑，預(yù)應(yīng)力不小于100kN，錨固力不小于200kN。錨索梁與頂板接觸不實處，采用背板、木楔等絞緊背實，錨索安裝角度與巷道頂板垂直（如圖1、圖2所示）。

通過理論校核，錨索梁間距為1m，每根錨索梁配合兩根5300mm錨索完全符合要求。

1.2 加固效果

通過現(xiàn)場觀察，巷道頂板淺部巖層的離層、滑動得到有效的控制，巷道掘成已近1年，淋水量沒有加大，巷道頂板離層觀測儀數(shù)據(jù)顯示巷道斷層區(qū)域圍巖沒有發(fā)生明顯的變形破壞，圍巖位移已基本趨于穩(wěn)定，加固效果明顯。

2 結(jié)論

①當(dāng)頂板破碎、遇特殊地質(zhì)條件時，采用短錨索、錨網(wǎng)、配合錨索梁加強支護技術(shù)，能增大對巷道頂板的主動支護效果，提高掘進巷道在特殊地質(zhì)條件下的單進水平。

②短錨索支護可以有效加固斷層面影響范圍內(nèi)的煤巖，錨固到巷道頂板更深處的堅硬頂板，將煤巖牢牢地懸吊，使其形成穩(wěn)定的整體，確保頂板安全。

③同傳統(tǒng)的棚式支護相比，錨索網(wǎng)聯(lián)合支護在支護效果、施工速度、施工難度以及支護成本等方面有著明顯的優(yōu)勢， 勞動強度低，是今后發(fā)展的方向。

④支護效果良好。通過對該面掘進期間及巷道掘成已近1年的頂板離層監(jiān)測儀觀測，頂板沒有發(fā)生明顯離層現(xiàn)象。

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