復(fù)合型煤巷支護技術(shù)探討

[摘 ?要]通過對朱莊煤礦Ⅲ622復(fù)合型煤巷在施工過程中遇到的支護技術(shù)難題進行研究，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，提出了錨梁網(wǎng)+錨索聯(lián)合支護技術(shù)，很好的控制了巷道的不利變形，為巷道的安全施工和快速掘進提供了有利的技術(shù)保障，具有推廣運用價值。

[關(guān)鍵詞]復(fù)合型煤巷、聯(lián)合支護、技術(shù)保障、推廣應(yīng)用

中圖分類號：TD63.5+6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）23-0370-01

0、前言

頂板結(jié)構(gòu)復(fù)雜區(qū)域、區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力突顯區(qū)域、整體圍巖強度惡化、鄰近區(qū)段開采影響、沿空掘巷等多種因素綜合作用下的煤巷統(tǒng)稱為復(fù)合型煤巷。近年來隨著淮北礦區(qū)大力推行煤錨支護技術(shù)，建立了煤巷高強預(yù)應(yīng)力成套應(yīng)用支護技術(shù)體系和安全質(zhì)量保障體系，具體解決了很多典型的煤巷錨桿支護技術(shù)難題，礦區(qū)煤巷錨桿使用比重穩(wěn)定在80%以上，從總體上擺脫了煤巷支護依賴于礦用工字鋼梯形支架和U型鋼拱形可縮支架的被動局面，但隨著礦井的快速延伸，開采深度加大，巖體應(yīng)力急劇增加，復(fù)合型煤巷的支護比重加大，采用現(xiàn)有支護技術(shù)效果仍不理想。制約生產(chǎn)安全的矛盾十分突出，是礦區(qū)煤巷支護成本居高不下，維護狀況惡劣的主要原因。

淮北礦業(yè)股份有限公司朱莊煤礦Ⅲ622治水巷沿斷層布置，上為采空區(qū)，巷道頂板存在一層煤線，巷道底板距離灰?guī)r近且灰?guī)r含水量豐富、水壓大。根據(jù)Ⅲ622治水巷實際情況，朱莊煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)部門同施工單位共同研究討論，提出了錨梁網(wǎng)+錨索聯(lián)合支護方案，為巷道的安全掘進提供了有利的技術(shù)保障。

1、工程概況

Ⅲ6212工作面位于Ⅲ62巖石集中巷的右側(cè)第三個區(qū)段工作面。該區(qū)段機、風(fēng)巷沿兩條落差7～8m的斷層施工，根據(jù)鄰近工作面揭露資料分析，預(yù)計該區(qū)段內(nèi)中小斷層發(fā)育，特別是兩條大斷層附近，次生小斷層較發(fā)育。上為Ⅲ624工作面采空區(qū)，下為Ⅲ628、Ⅲ629、Ⅲ627工作面采空區(qū)，左至Ⅲ624探巷，右至Ⅲ623工作面采空區(qū)。上覆3、4煤層尚未開采，5煤層受火成巖侵蝕，不可采。地表為塌陷區(qū)和農(nóng)田，岱河自北向南從工作面中部經(jīng)過。

Ⅲ622治水巷為Ⅲ6212工作面風(fēng)巷，施工時按中線跟6煤頂板施工，巷道施工完畢后，將對Ⅲ622工作面采空區(qū)出水進行治理。Ⅲ622工作面采空區(qū)出水最大涌水量約1300m3/h，目前穩(wěn)定在200m3/h，水源為太灰水和奧灰水。

巷道頂板：偽頂為灰黑色泥巖，厚度0～0.6m，平均0.4m，頂部為0～0.05m的煤線。直接頂為深灰色砂質(zhì)泥巖，夾條帶狀細(xì)砂巖，節(jié)理發(fā)育，局部含植物化石，厚度3～6m，其頂部有一層不太穩(wěn)定的砂質(zhì)泥巖或煤線，厚0～0.1m。老頂為灰白色，中細(xì)粒砂巖，厚度5～8m，其上為灰白色粉砂巖。

本區(qū)段煤層頂板賦存兩條煤線，屬于復(fù)合頂板且斷層附近巖石比較破碎，易發(fā)生冒頂。

巷道底板：直接底為黑色泥巖，富含植物根莖化石，厚度1.0～1.5m。老底：為條帶狀砂巖，塊狀，細(xì)～中粒，具明顯水平層理，厚度13～15m。煤層以下49～53m左右為K1灰?guī)r。

根據(jù)鄰近工作面回采資料和鉆探資料分析，該區(qū)段水文地質(zhì)條件為復(fù)雜型，可能對工作面掘進施工構(gòu)成影響的含水層有：6煤層頂?shù)装迳皫r裂隙含水層、太灰含水層和奧灰含水層。6煤層老頂、老底均為砂巖，裂隙較發(fā)育，富水性較強;煤層底板以下50m左右為太灰含水層，該含水層含水豐富，水壓大，其突水系數(shù)計算值均大于0.7，若遇大的導(dǎo)水?dāng)鄬?，對掘進安全施工威脅較大;奧灰含水層富水性強，一般情況下對6煤開采無直接影響，但由于閘河礦區(qū)導(dǎo)水構(gòu)造、裂隙發(fā)育，導(dǎo)致奧灰水與太灰水連通，使奧灰水成為太灰水的充水含水層。

2、支護方案

根據(jù)Ⅲ622治水巷巷道圍巖賦存情況和穩(wěn)定性，考慮到Ⅲ622治水巷服務(wù)年限較長，設(shè)計采用錨桿支護為基礎(chǔ)的鋼帶、鐵絲網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護技術(shù)。永久支護方案為錨梁網(wǎng)+錨索聯(lián)合支護。

頂板采用M22mm、L=2200mm的高強螺紋鋼錨桿，間排距為900×900mm，采用兩支k2550型樹脂藥卷加長錨固，掛L=2800mm “M”型鋼帶配合2000mm×2000mm菱形鐵絲網(wǎng);兩幫采用M20mm、L=1800mm的高強螺紋鋼錨桿，間排距為700×900mm， 兩支k2550樹脂藥卷加長錨固，兩幫掛L=2400mm鋼筋梯子梁和規(guī)格為2000mm×2400mm的鋼塑網(wǎng)。選用φ17.8mm ?L=6400mm錨索，間距2700mm。用三支三k2550型樹脂藥卷錨固。

施工質(zhì)量要求：

（1）錨桿眼要按線布置頂錨桿要跟中線，幫錨桿要與巷道坡度一致，打眼前必須按支護圖表的規(guī)定看線、定點、量尺、畫眼位。錨桿眼的方向，應(yīng)與巷道輪廓線（或巖層主要層理面）垂直，眼向偏差不大于15°。頂板靠兩幫的錨桿，與頂板法線夾角呈15°～25°。

（2）錨桿眼孔深、孔徑應(yīng)與錨桿類型、長度、直徑相匹配，打眼時應(yīng)在釬子上做好標(biāo)記，頂錨桿孔深2150mm、孔徑為φ=28mm配長L=2200mm的M22mm高強螺紋鋼錨桿和φ=25mm樹脂卷，兩幫采用孔深1750mm、孔徑為φ=28mm配長=1800mm的M20mm高強螺紋鋼錨桿。

（3）所有錨桿眼都要用壓風(fēng)掃孔，清除積水、巖渣。每次放炮后要及時施工頂板錨桿。最前排頂板錨桿至煤（巖）壁的允許空頂距離不準(zhǔn)超過0.8m，幫錨桿距迎頭端面不大于5m。錨桿株排距偏差-100～+100mm。

錨桿安裝牢固，蓋板緊貼巖（煤）面，嚴(yán)禁用其它物料充填。頂錨桿初錨扭矩不小于300N·M，幫錨桿初錨扭矩不小于200 N·M，桿體露出螺母10mm～40mm，其錨固力頂錨桿不小于80KN，幫錨桿不小于60KN，錨索預(yù)緊力不小于100KN，錨固力不小于200KN。

（4）使用鋼帶或網(wǎng)時，要緊貼巖面布置，并用托盤固緊，網(wǎng)的搭接長度不得小于100mm并用鐵絲擰緊。

（5）每30～50m安設(shè)一組頂板離層指示儀和壓力枕，每5～10m施工一探查孔，探查孔深度不小于3m。

3、礦壓監(jiān)測

為了觀測錨桿支護效果，研究支護參數(shù)的現(xiàn)實合理性，需設(shè)置相應(yīng)的測站，對圍巖表面位移進行觀測。觀測內(nèi)容為：巷道表面位移、巷道圍巖內(nèi)部移動、圍巖結(jié)構(gòu)及狀態(tài)監(jiān)測、螺母擰緊力矩。

原則上錨桿支護參數(shù)改變時便設(shè)測站觀測上述各項內(nèi)容，頂板離層觀測每隔30～50m在巷道設(shè)一個觀測站，采用“十字布點法”進行巷道表面位移觀測，特殊地段測站加密并加設(shè)圍巖內(nèi)部位移及圍巖結(jié)構(gòu)及狀態(tài)觀測。礦有關(guān)部門每周觀測一次。當(dāng)巷道的頂?shù)装逡平浚ɑ騼蓭鸵平浚?0mm時，應(yīng)進行補強支護措施。

每班負(fù)責(zé)對當(dāng)班安裝的錨桿逐根檢測初錨扭矩，不足的必須及時加扭，確保符合要求。區(qū)隊負(fù)責(zé)指定業(yè)務(wù)熟悉人員對當(dāng)天施工的錨桿進行抽測，初錨扭矩抽測不少于30%，錨撥力抽測一組（頂1根、兩幫各1根）。技術(shù)員負(fù)責(zé)組織每日對煤錨巷道已有錨桿測力計（液壓枕）、頂板離層指示儀及圍巖變形量進行觀測。初錨扭矩、錨拔力合格率100%，不符合要求的要分析原因，采取措施（如補打錨桿、二次緊固、架棚補強支護等）及時處理，以達(dá)到規(guī)定要求。

4、結(jié)束語

通過對朱莊煤礦Ⅲ622治水巷復(fù)合型煤巷支護技術(shù)的研究，提出了錨梁網(wǎng)+錨索的聯(lián)合支護形式，從現(xiàn)場的支護效果來看，該支護方案在有效控制圍巖的前提下，以較小的投入取得了理想的支護效果，同時提高了掘進速度。從后期的礦壓監(jiān)測來看，該支護技術(shù)的應(yīng)用，大大減小了巷道的變形和底鼓，滿足安全生產(chǎn)的要求，同時避免了后期巷道的維修所帶來的不便。實踐證明，該項支護技術(shù)所選用的支護形式和設(shè)計參數(shù)是合理的，能夠滿足安全生產(chǎn)的需要，在同類復(fù)合型煤巷巷道的快速掘進中能夠推廣運用。

作者簡介

韓瑞（1981-），男，漢族，安徽省淮北市人，安徽理工大學(xué)資源與管理系畢業(yè)，現(xiàn)在淮北礦業(yè)集團朱莊煤礦從事技術(shù)管理工作。