新元煤礦9號(hào)煤一次使用順槽巷道支護(hù)優(yōu)化

郝來寶

（山西新元煤炭有限責(zé)任公司，山西壽陽 045499）

新元煤礦9號(hào)煤一次使用順槽巷道支護(hù)優(yōu)化

郝來寶

（山西新元煤炭有限責(zé)任公司，山西壽陽 045499）

以新元煤礦9105工作面進(jìn)風(fēng)巷為研究對象，深入調(diào)研類似巷道地質(zhì)資料、圍巖條件和圍巖變形，分析了新元煤礦現(xiàn)有錨桿支護(hù)存在的問題，確定采用高預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)錨桿支護(hù)系統(tǒng)替代原先的頂板全錨索支護(hù)系統(tǒng)。實(shí)踐證明采用新的支護(hù)方式和參數(shù)不但提高了巷道的安全性和掘進(jìn)速度，而且節(jié)約了巷道支護(hù)的材料成本。

錨桿支護(hù)；高預(yù)應(yīng)力；支護(hù)優(yōu)化；節(jié)支降耗

2015 年開始新元煤礦采取多種措施節(jié)支降耗，其中優(yōu)化巷道支護(hù)方式和參數(shù)是降低巷道支護(hù)成本的一項(xiàng)重大舉措。

1 工程概況

新元煤礦9號(hào)煤層埋深在600 m以上，厚度3.06 m~4.07 m，平均3.40 m，傾角1°~5°，平均2°。偽頂為0.7 m厚炭質(zhì)泥巖，直接頂為2.3m厚砂質(zhì)泥巖，老頂為8.8 m厚砂質(zhì)泥巖，直接底板為2.3 m的砂質(zhì)泥巖，老底為3.1 m中砂巖，地質(zhì)柱狀圖如表1所示。9105工作面順槽巷道南北走向，北面是9號(hào)煤集中大巷，東面是9104工作面，未布置，巷道布置見圖1，圖中從東向西依次布置有9104進(jìn)風(fēng)順槽、9105進(jìn)風(fēng)順槽、9105高抽巷、9105內(nèi)錯(cuò)瓦斯尾巷、9105回風(fēng)巷和9106進(jìn)風(fēng)巷。其中9104進(jìn)風(fēng)順槽和9105進(jìn)風(fēng)順槽兩條巷道之間的煤柱寬度為20m。

2 9105進(jìn)風(fēng)巷原支護(hù)

9105 進(jìn)風(fēng)巷頂部支護(hù)形式為：W鋼帶、金屬網(wǎng)、錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)，第一排采用2、4、6眼布置φ21.6mm×10 300mm錨索，第二排采用1、3、5、7眼布置φ21.6mm×10 300mm錨索，其他眼位布置錨桿。幫部支護(hù)形式為：鋼筋鋼帶、金屬網(wǎng)、錨桿聯(lián)合支護(hù)，每排每幫布置4根幫錨桿，間距900 mm，排距900mm。幫部打幫錨索加強(qiáng)支護(hù)，幫錨索采用φ17.8mm×4 200mm錨索，槽鋼方向與巷道方向一致。9105進(jìn)風(fēng)巷各種材料的規(guī)格為：頂板W鋼帶是7孔鋼帶，型號(hào)為5 200mm×220 mm×4 mm，頂錨索型號(hào)為φ21.6mm×10 300 mm，幫錨索型號(hào)為φ17.8 mm×4 200 mm，頂幫錨桿均是左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，鋼號(hào)為BHRB335，型號(hào)為φ20 mm× 2 400mm，幫部鋼筋鋼帶采用φ12 mm鋼筋焊接而成，規(guī)格為80 mm×3 000 mm，幫部錨索托梁為14號(hào)b型槽鋼托梁，長2 000mm，頂板金屬網(wǎng)規(guī)格為5 600mm×1 100 mm，巷幫金屬網(wǎng)規(guī)格為3 200 mm×1 100 mm。9105進(jìn)風(fēng)巷原支護(hù)示意圖見圖2。

表1 9號(hào)煤地質(zhì)巖性表

圖1 9105工作面布置圖

圖2 9105進(jìn)風(fēng)巷原支護(hù)示意圖

3 原支護(hù)存在問題

9105 進(jìn)風(fēng)巷在支護(hù)方面存在不少問題，主要有：

1）依據(jù)的支護(hù)理論方法單一。新元煤礦巷道支護(hù)設(shè)計(jì)基本上依據(jù)懸吊理論和工程經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為必須要用錨索將巷道頂板懸吊在穩(wěn)定的巖層上，導(dǎo)致頂板錨索較長（8 300 mm，9 300 mm，10 300 mm），造成了支護(hù)材料的浪費(fèi)。

2）頂幫支護(hù)不協(xié)調(diào)。頂板支護(hù)強(qiáng)度偏大，巷幫支護(hù)強(qiáng)度偏低。

3）支護(hù)材料主材和構(gòu)件不匹配。托板沒有調(diào)心功能，在使用過程中易發(fā)生剪切作用；支護(hù)構(gòu)件表面積小，預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散效果差。

4）支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)不合理。巷道頂板一般采用錨桿錨索同排布置，造成錨桿受力較小或不受力，實(shí)際是增加了支護(hù)系統(tǒng)的間排距，降低了支護(hù)效果；長錨索增加了施工難度，降低了支護(hù)效果。

9103 進(jìn)風(fēng)巷支護(hù)與9105進(jìn)風(fēng)巷支護(hù)相同，9103工作面已經(jīng)回采完畢，從9103進(jìn)風(fēng)巷的巷道變形來看，雖然巷道支護(hù)存在諸多問題，但巷道在整個(gè)服務(wù)周期內(nèi)沒有發(fā)生大的變形，完全能夠滿足工作面的使用要求，說明原支護(hù)強(qiáng)度偏大，存在較大的優(yōu)化空間。

4 優(yōu)化支護(hù)設(shè)計(jì)

9105 進(jìn)風(fēng)巷斷面尺寸為5 200 mm×3 500mm，結(jié)合試驗(yàn)點(diǎn)附近地質(zhì)資料、類似巷道使用情況以及相關(guān)數(shù)值模擬，確定采用高預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)錨桿錨索支護(hù)系統(tǒng)支護(hù)巷道，桿體為屈服強(qiáng)度不低于500 MPa的高強(qiáng)錨桿，錨索為直徑21.6 mm的強(qiáng)力錨索，高預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)錨桿支護(hù)的關(guān)鍵是預(yù)應(yīng)力及其擴(kuò)散，所以本次設(shè)計(jì)中頂板采用整體W鋼帶配合金屬網(wǎng)護(hù)頂，巷幫采用W鋼護(hù)板配合金屬網(wǎng)護(hù)幫，具體設(shè)計(jì)參數(shù)為：錨桿直徑22 mm，長度2 400 mm，頂幫錨桿均采用兩支錨固劑進(jìn)行錨固，一支規(guī)格為MSK2335，另一支規(guī)格為MSZ2360，整體W鋼帶的規(guī)格為BHW235/280/4-4800-6，錨索直徑為21.6 mm，長度6 300 mm，采用一支MSK2335和兩支MSZ2360進(jìn)行錨固，金屬網(wǎng)的規(guī)格為5 400 mm×1 100 mm；單體W鋼護(hù)板的規(guī)格為300mm× 460 mm×4mm，幫錨索直徑為17.8 mm，長度4 300 mm，幫金屬網(wǎng)的規(guī)格為3 500 mm×1 100mm，具體布置如圖3所示。

圖3 9105進(jìn)風(fēng)巷優(yōu)化支護(hù)示意圖

5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析

技術(shù)上9105進(jìn)風(fēng)巷在采用新支護(hù)后巷道變形量更小，掘進(jìn)期間，頂板下沉量不超過20mm，兩幫移近量控制在100 mm以內(nèi)，回采工作面超前區(qū)域頂板下沉量控制在100 mm以內(nèi)，兩幫移近量小于300mm，完全滿足工作面回采的需要，圖4是井下實(shí)拍的支護(hù)效果圖。

圖4 9105進(jìn)風(fēng)巷井下支護(hù)效果圖

經(jīng)濟(jì)上，9105進(jìn)風(fēng)巷采用原支護(hù)每米的材料成本為1 831.67元，優(yōu)化支護(hù)后的材料成本為1 446.36元，節(jié)約385.31元/m，節(jié)約21.03%，兩種支護(hù)方式的成本計(jì)算如表2和表3所示。

表2 9105進(jìn)風(fēng)巷高強(qiáng)錨桿支護(hù)材料成本計(jì)算表

表3 9105進(jìn)風(fēng)巷原支護(hù)材料成本計(jì)算表

在施工進(jìn)度上，優(yōu)化支護(hù)設(shè)計(jì)采用短錨索代替了原支護(hù)的長錨索，錨索施工時(shí)間大大縮短，錨桿排距從900 mm放大到1 000 mm，同樣一天施工7排，掘進(jìn)進(jìn)尺多700mm。

6 結(jié)論

1）新元煤礦9號(hào)煤一次使用順槽巷道原支護(hù)強(qiáng)度偏高，采用高預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)錨桿支護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化支護(hù)參數(shù)后能夠滿足巷道的安全正常使用。

2）合理優(yōu)化支護(hù)參數(shù)后，錨桿間排距放大，加快了施工速度，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3）優(yōu)化支護(hù)參數(shù)后，支護(hù)材料成本大大降低。

[1]康紅普.煤巷錨桿支護(hù)理論與成套技術(shù)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2007.

[2]王金華.我國煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的新發(fā)展[J].煤炭學(xué)報(bào),2007,32(2):113-118.

[3]康紅普,姜鐵民,高富強(qiáng).預(yù)應(yīng)力在錨桿支護(hù)中的應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報(bào),2007,32(7):680-685.

[4]康紅普,姜鐵民,高富強(qiáng).預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)[J].煤炭學(xué)報(bào),2008,33(7):722-726.

[5]康紅普,王金華,林健.高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力支護(hù)系統(tǒng)及其在深部巷道中的應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報(bào),2007,32(12):1233-1238.

（編輯：楊鵬）

Support Optim ization of One-time Gateway in No.9 Coal Seam in Xinyuan CoalM ine

HAO Laibao
(Xinyuan Coal Co.,Ltd.,Shouyang 045499,China)

Taking the intake alley in No.9105 working face of Xinyuan Coal Mine as the research object,the geological data,surrounding rock conditions,and deformation were investigated in depth.On the analysis of the problems of bolt support,the study determines to substitute the originalwhole-anchor support system with high prestressed high-strength bolting system.Practice has proved that the new supportmethods and parameters not only improve the safety of roadway and tunneling speed,but also reduce thematerialcostsof the roadway support.

boltsupport;high prestressing;supportoptimization;savingand reducing consumption

TD 353

A

1672-5050（2016）06-017-04

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.12.005

2016-09-28

郝來寶(1971-)，男，山西盂縣人，大學(xué)本科，助理工程師，從事煤礦管理工作。