軟巖巷道松動圈測試及錨桿支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

韓東興++趙慶濤

摘要：本文針對軟巖巷道的實(shí)際情況，通過分析圍巖松動圈原理，應(yīng)用超聲波探測巷道圍巖松動圈范圍，依據(jù)探測結(jié)果，確定巷道支護(hù)參數(shù)?，F(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果表明，巷道支護(hù)效果良好，支護(hù)取得了成功，為同等地質(zhì)條件下巷道圍巖支護(hù)提供了依據(jù)。

0 引言

軟巖巷道支護(hù)是我國煤礦支護(hù)的難題，也是我國科研工作者研究的主要課題之一。本文以八連城煤礦11914運(yùn)輸順槽為研究對象，根據(jù)圍巖松動圈理論和現(xiàn)場測試結(jié)果，確定巷道支護(hù)參數(shù)，為同等地質(zhì)條件下的巷道支護(hù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1 工程地質(zhì)概況

八連城煤礦11914運(yùn)輸順槽屬煤層巷道，巷道頂板及兩幫，煤層松軟，支護(hù)難度大，巷道斷面按矩形設(shè)計(jì)，寬4.4m，高3.0m。巷道布置在19號煤層中。掘進(jìn)范圍內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定，19號煤層平均煤層厚度為2.50m，頂板為粉砂質(zhì)泥巖，底板為粉砂巖，根據(jù)現(xiàn)場情況，采用松動圈理論進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)。

2 圍巖松動圈及現(xiàn)場測試

2.1 圍巖松動圈

圍巖松動圈反應(yīng)了巷道穩(wěn)定的程度，巷道支護(hù)的重點(diǎn)是松動范圍內(nèi)的巖體自重和深部圍巖的部分彈性變形及松動圍巖的碎脹變形。因此，錨桿支護(hù)的作用就是防止圍巖松動圈發(fā)展過程中所產(chǎn)生的有害變形。松動圈越大，圍巖穩(wěn)定性越差，需要支護(hù)的強(qiáng)度越大。

2.2 巷道圍巖松動圈測試

檢測巷道選擇在11914工作面下順槽，巷道布置三個測面，測點(diǎn)間距25m，利用PHD-2型聲波檢測儀進(jìn)行圍巖松動圈的原位測定工作，通過對聲波在巖石內(nèi)傳播的變化情況對圍巖的塑性破壞行為進(jìn)行分析。

2.3 巷道支護(hù)方案

根據(jù)圍巖松動圈原理和現(xiàn)場測試結(jié)果，考慮到圍巖松軟破碎，11914上順采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)方式，巷道支護(hù)參數(shù)計(jì)算如下：

1 錨桿長度計(jì)算

（1） 錨桿長度L：

L頂=L1+L2+L3=0.15+1.5+0.4=2.05（m）

式中：

L頂---頂錨桿長度 m；

L1---錨桿外露取0.15m；

L2---由PHD—2型聲波檢測儀測定巷道圍巖松動圈，取1.5m；

L3---錨桿錨固長度取0.4m

則巷道頂板錨桿長度取L=2.4m﹥2.05m；符合設(shè)計(jì)要求。

L幫=L1+L2+L3=0.1+1.5+0.4=2.0（m）

式中：L幫—幫錨桿長度m；

L1—錨盤厚度和錨桿螺母高度的和m，取0.1m；

L2—由PHD—2型聲波檢測儀測定巷道圍巖松動圈m，取1.5m；

L3—錨桿錨固長度m；取0.4m

則巷道兩幫錨桿長度取L=2.0m；符合設(shè)計(jì)要求。

（2）頂板與兩幫錨桿間距、排距D的確定：

D（頂板）≤0.5·L=0.5×2.2=1.1m

D（兩幫）≤0.5·L=0.5×2.0=1.0m

經(jīng)計(jì)算，頂板錨桿間距D取0.8m<1.1m、排距D取1.0m<1.1m；巷道兩幫錨桿間距D取0.8m<1.0m、排距D取1.0m=1.0m，符合設(shè)計(jì)要求。

（3）頂板與兩幫錨桿直徑d的確定：

d（頂板）=L有效/110=2050÷110=18.64（mm）

d（兩幫）=L有效/110=1900÷110=17.27（mm）

經(jīng)計(jì)算，頂板錨桿直徑d取22mm>18.64mm；巷道兩幫錨桿直徑d取18mm>16.82mm。

（4）頂板錨桿錨固力Q的確定：

Q=K·L2·D2·r=2.0×1.5×1.02×2.289=6.867（t）

式中：

Q---錨桿錨固力t；

K---錨桿安全系數(shù)；取2.0；

L2---錨桿有效長度；取1.5m；

D---錨桿排距1.0m；

r---視密度，t/m3；取2.289t/m3

（6）錨桿的選擇：

巷道頂板與兩幫錨桿選擇分別為；頂板采用HRB335右旋螺紋鋼錨桿L=2.4（m），直徑φ=22mm，HRB335右旋螺紋鋼承載能力>Q=6.867（t）；兩幫采用左旋等強(qiáng)度錨桿，L=2.0（m），直徑φ=18mm，左旋等強(qiáng)度錨桿承載能力>Q=5.15（t）；左幫到停采線后改用樹脂錨桿，L=1.8（m），直徑φ=18mm。

2.4 支護(hù)效果

巷道施工后，對支護(hù)效果進(jìn)行觀測，結(jié)果表明：巷道頂?shù)装遄畲笠平繛?40.2mm；兩幫最大移近量130.6mm。巷道開挖支護(hù)后60天左右圍巖變形趨于穩(wěn)定，圍巖總體收斂量不大，后期的日收斂速率頂?shù)装迤骄鶠?.08mm/d，兩幫平均為0.09mm/d，說明巷道收斂已經(jīng)趨于穩(wěn)定，巷道支護(hù)的穩(wěn)定性與安全性得到保證。

3 結(jié)論

（1）通過測試結(jié)果可知，巷道圍巖頂板松動圈范圍為1.5m，左幫巷道圍巖松動圈為1.2m，右?guī)拖锏绹鷰r松動圈為1.2m。

（2）圍巖松動圈反應(yīng)了巷道穩(wěn)定的程度，巷道支護(hù)的重點(diǎn)是松動范圍內(nèi)的巖體自重和深部圍巖的部分彈性變形及松動圍巖的碎脹變形。錨桿支護(hù)對圍巖松動圈的發(fā)生和發(fā)展影響不大。

（3）圍巖松動圈理論成功應(yīng)用在巷道支護(hù)設(shè)計(jì)中，并取得經(jīng)濟(jì)效益，為同等條件下巷道支護(hù)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]何滿潮，袁和生，靖洪文.中國煤礦支護(hù)理論與實(shí)踐[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

[2]何滿潮，等.軟巖的概念及其分類[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1999.

作者簡介：

1.韓東興，吉林琿春，現(xiàn)任琿春礦業(yè)（集團(tuán)）地質(zhì)科長

2.趙慶濤，黑龍江牡丹江，現(xiàn)任琿春八連城煤礦技術(shù)副科長