高應(yīng)力大傾角半煤巷掘進(jìn)技術(shù)研究

陳忠華+++李家龍

摘 要：我國煤炭資源經(jīng)過多年的開采，多數(shù)井田已進(jìn)入深部開采。井田深部具有埋藏深，高應(yīng)力大，傾角大，構(gòu)造復(fù)雜，地質(zhì)資料相對缺乏等特點(diǎn)，巷道支護(hù)困難大、變形快，制約巷道單進(jìn)水平的提高。為了能安全經(jīng)濟(jì)的開采深部煤炭資源，采用新工藝、新技術(shù)是解決高應(yīng)力、大傾角巷道掘進(jìn)的唯一辦法。

關(guān)鍵詞：煤炭；掘進(jìn)技術(shù)

項(xiàng)目的實(shí)施能夠確保井田深部開采煤炭資源時，受高應(yīng)力、大傾角半煤巷的施工質(zhì)量，提高巷道支護(hù)強(qiáng)度，延長巷道的維修周期，為礦井安全合理開采資源提供詳實(shí)、可靠的科學(xué)依據(jù)。

1 原掘進(jìn)工藝及存在問題

1.1 為控制巷道圍巖受埋藏深、高應(yīng)力大、傾角大影響而產(chǎn)生的變形量，原支護(hù)工藝采用加密支護(hù)。該工藝增加了人員勞動強(qiáng)度，降低了掘進(jìn)速度，增加了支護(hù)成本。

1.2 錨索按對稱或平行單體布置，受力不均勻，支護(hù)強(qiáng)度無法有效控制變形。

2 改變后的掘進(jìn)工藝

巷道垂直埋藏深度1100～1300m，埋藏深，高應(yīng)力，構(gòu)造復(fù)雜，大傾角，開拓半煤巷采用“錨網(wǎng)桁架梁索”永久支護(hù)方式，解決受高應(yīng)力、大傾角半煤巷的支護(hù)要求。

2.1 合理進(jìn)行選擇高強(qiáng)錨桿、高強(qiáng)金屬網(wǎng)以及與錨桿相匹配的各構(gòu)件，最大限度的發(fā)揮了錨桿支護(hù)的整體支護(hù)作用，形成了高強(qiáng)度、高剛度、高可靠性與低支護(hù)密度的支護(hù)體系，實(shí)現(xiàn)了對圍巖變形與破壞的控制。

2.2 合理分析大傾角煤巷的應(yīng)力集中點(diǎn)，根據(jù)傾角大小確定錨索的支護(hù)位置，采用桁架梁+錨索跨步式布置加強(qiáng)頂板支護(hù)，使巷道頂板形成一個完整的整體，縮短錨索到迎頭的距離，提高了巷道的支護(hù)強(qiáng)度。

2.3 根據(jù)煤層厚度確定巷道的高度，由于受埋藏深高應(yīng)力

影響，煤層易偏幫難控制，采用超前、加固支護(hù)煤層來控制巷道成型。

2.4 由于煤層受高應(yīng)力影響，圍巖破碎巷道成型控制能力差，合理布置斷面炮眼和隔離眼位置，控制巷道成型。

3 改變后的優(yōu)點(diǎn)及建議

3.1 優(yōu)點(diǎn)

通過礦壓觀測及地質(zhì)條件綜合分析認(rèn)為，試驗(yàn)巷道支護(hù)系統(tǒng)是合理的，斷面收縮率、圍巖變形都在可控制范圍內(nèi)，驗(yàn)證了高應(yīng)力大傾角半煤巷支護(hù)的可靠性。

經(jīng)分析認(rèn)為，淺部頂板離層掘進(jìn)影響期為59天，淺部頂板離層臨界值確定為36mm。深部頂板離層掘進(jìn)影響期為30天，深部頂板離層臨界值為18mm。

根據(jù)已掘巷道及類似巷道的礦壓觀測資料，合理布置測點(diǎn)，進(jìn)行礦壓、離層監(jiān)測，借助數(shù)據(jù)模擬系統(tǒng)合理進(jìn)行掘進(jìn)工作面支護(hù)參數(shù)的確定，及時調(diào)整錨桿支護(hù)間排距，減少支護(hù)工序時間，降低材料消耗，既提高了支護(hù)的可靠性，又提高了掘進(jìn)速度。

3.2 建議

巷道掘進(jìn)后及時進(jìn)行臨時支護(hù)和永久支護(hù)，盡可能減少圍巖在空氣中的裸露時間，杜絕支護(hù)前巷道頂板離層冒頂?shù)陌l(fā)生。

第一時間對錨桿施加預(yù)緊力是保證支護(hù)效果的關(guān)鍵因素之一。

巷道灑水沖刷時，盡量做到快速沖刷，避免圍巖表面大量吸收水份，而產(chǎn)生膨脹變形，影響支護(hù)效果。

巷道永久支護(hù)平斷面圖

4 總結(jié)

該項(xiàng)目重點(diǎn)從高應(yīng)力大傾角半煤巷掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了研究，項(xiàng)目的實(shí)施從加強(qiáng)圍巖支護(hù)強(qiáng)度和提高圍巖自身承載能力兩方面入手，充分發(fā)揮圍巖、錨桿、高強(qiáng)鋼筋網(wǎng)、桁架梁、錨索形成整體的力學(xué)性能，控制圍巖變形，解決高應(yīng)力作用下巷道不穩(wěn)定的難題，確保了高應(yīng)力大傾角半煤巷的施工質(zhì)量，提高了巷道支護(hù)強(qiáng)度，延長了巷道的維修周期，為煤礦受高應(yīng)力大傾角半煤巷支護(hù)提供了詳實(shí)、可靠的科學(xué)依據(jù)。

開展高應(yīng)力大傾角半煤巷掘進(jìn)技術(shù)研究，對提高巷道掘進(jìn)速度和安全可靠性，降低巷道維修成本，對礦井高應(yīng)力大傾角開采和巖層控制具有非常重要的意義。避免巷道被破壞后再行修復(fù)造成的人力、物力和財(cái)力的巨大浪費(fèi)，影響礦井生產(chǎn)接續(xù)，甚至危及礦井安全等。

作者簡介：陳忠華，男，漢族，1977年2月生，山東招遠(yuǎn)人，山東能源新礦集團(tuán)內(nèi)蒙能源長城五號礦業(yè)有限公司礦建項(xiàng)目部技術(shù)經(jīng)理，助理工程師，研究方向：煤炭開采技術(shù)。