深井、復(fù)雜條件下大斷面巷道錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)研究

摘 要：隨著地下礦開(kāi)采強(qiáng)度與規(guī)模的擴(kuò)大，為滿(mǎn)足大型開(kāi)采設(shè)備的使用、運(yùn)輸以及礦井通風(fēng)等要求，巷道尺寸不斷增加。巷道尺寸的增大降低了圍巖的穩(wěn)定性，這給巷道支護(hù)工作帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。大斷面巷道的支護(hù)已成為一個(gè)亟待解決的難題。尤其是深井、復(fù)雜條件下的大斷面巷道錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的研究，已經(jīng)關(guān)系到深部礦井的生產(chǎn)安全。范各莊礦當(dāng)前生產(chǎn)水平逐漸深入，因此文章以該礦為例，研究其深井、復(fù)雜條件下大斷面巷道錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用情況及該技術(shù)的研究方法，探究深井、復(fù)雜條件下大斷面巷道錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的改進(jìn)方式及發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：深井；復(fù)雜條件；大斷面；巷道支護(hù)

引言

范各莊礦是新中國(guó)第一座自行勘察、自行設(shè)計(jì)、自行建造的大型現(xiàn)代化礦井。1964年10月投產(chǎn)，原設(shè)計(jì)能力年產(chǎn)180萬(wàn)噸，1996年核定礦井綜合生產(chǎn)能力320萬(wàn)噸，2002年礦井年產(chǎn)量達(dá)到410萬(wàn)噸，達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，2006年核定礦井綜合生產(chǎn)能力450萬(wàn)噸，2007年產(chǎn)量達(dá)到450萬(wàn)噸。根據(jù)國(guó)土資源部2001年頒發(fā)的采礦許可證，范礦井田總面積為32.33平方公里。范各莊礦當(dāng)前生產(chǎn)區(qū)域逐步轉(zhuǎn)向深部延伸，目前大部分的掘進(jìn)工作面，已經(jīng)從原來(lái)布置在一、二 水平，變?yōu)槿?、四水平。隨之而來(lái)，掘進(jìn)巷道的支護(hù)面臨的問(wèn)題將更加復(fù)雜、困難，主要困難包括：首先是掘進(jìn)工作面巷道埋深比以往增大，礦山壓力增強(qiáng)，壓力顯現(xiàn)愈加明顯。其次是地質(zhì)條件更加復(fù)雜，且深部巷道更多程度地受上覆煤層，及同層附近煤層開(kāi)采動(dòng)壓影響，巷道支護(hù)將面臨更大的挑戰(zhàn)。最后是隨著礦井綜合機(jī)械化開(kāi)采水平的不斷提高，采煤技術(shù)裝備日益更新，對(duì)巷道規(guī)格有更高要求，為保證工作面運(yùn)輸、通風(fēng)、行人與巷道受壓等要求，需要大斷面巷道才能實(shí)現(xiàn)。綜上幾方面的因素，在這種條件下，如果延續(xù)以往的支護(hù)形式，勢(shì)必不能滿(mǎn)足新的形式下的巷道支護(hù)要求。因此有必要針對(duì)性的研究深井、高應(yīng)力、復(fù)雜條件下大斷面巷道支護(hù)技術(shù)。

1 大斷面巷道支護(hù)技術(shù)研究方向

大斷面巷道支護(hù)技術(shù)研究發(fā)展的方向主要包括：（1）積極開(kāi)展地應(yīng)力測(cè)量，提高錨桿支護(hù)的科學(xué)性；（2）高應(yīng)力區(qū)域大斷面錨桿支護(hù)技術(shù)規(guī)范化；（3）進(jìn)一步完善和普及煤巷錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)方法；（4）規(guī)范錨桿材料生產(chǎn)；（5）加強(qiáng)錨桿支護(hù)工程監(jiān)測(cè)；（6）完善和發(fā)展錨桿機(jī)具。深井、高應(yīng)力、復(fù)雜條件下大斷面巷道支護(hù)技術(shù)研究，在國(guó)內(nèi)外開(kāi)展較早，并取得了較大的成績(jī)，為巷道支護(hù)和安全回采提供了保證。

按照生產(chǎn)銜接安排，該公司的生產(chǎn)工作面，逐步向深部煤層開(kāi)采，隨著礦井上覆煤層開(kāi)采、開(kāi)采深度的增加，以及附近工作面回采壓力影響，壓力集中區(qū)域越來(lái)越多、新區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造更加復(fù)雜，巷道支護(hù)也越來(lái)越復(fù)雜。目前，在深部開(kāi)采，煤層頂?shù)装鍘r石力學(xué)性質(zhì)參數(shù)與深部礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，均需要驗(yàn)證，需探索新區(qū)域錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)參數(shù)，因此如何解決巷道支護(hù)成為當(dāng)務(wù)之急。我公司開(kāi)展此項(xiàng)工作較晚，從已經(jīng)掘進(jìn)的4171、4173上山以及4171S工作面來(lái)看，礦山壓力顯現(xiàn)非常明顯，影響巷道的安全使用。隨著新區(qū)域、新戰(zhàn)場(chǎng)的不斷投入，進(jìn)行復(fù)雜地質(zhì)條件下大斷面巷道支護(hù)的嘗試已成當(dāng)務(wù)之急。確定合理的錨網(wǎng)支護(hù)參數(shù)和支護(hù)技術(shù)，迫切要求在新區(qū)域開(kāi)展此項(xiàng)工作。

2 范各莊礦大斷面巷道支護(hù)技術(shù)研究情況

范各莊礦井位于開(kāi)平向斜東南翼，北部、西北部與呂家坨礦相鄰，西、西南部與錢(qián)家營(yíng)礦相鄰，東北部、東部及南部以14煤層基巖露頭為界。最下一個(gè)可采煤層為十二煤層，開(kāi)采最大深度為-800m。當(dāng)前概況的主要生產(chǎn)水平在-620，因此該礦井的深部圍巖壓?jiǎn)栴}逐漸凸顯。范各莊礦為解決深部圍巖壓力問(wèn)題，進(jìn)行了大斷面巷道支護(hù)技術(shù)的深入研究。

主要研究?jī)?nèi)容包括：取得深部區(qū)域主應(yīng)力方向、各方向應(yīng)力值大小，該區(qū)域各可采煤層頂?shù)装鍘r石力學(xué)性質(zhì)參數(shù)，包括抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等，與上水平比較，得出礦山壓力變化曲線(xiàn)。獲取各種礦壓數(shù)據(jù)后，在此基礎(chǔ)上，論證大斷面巷道支護(hù)的合理性和安全性。

具體實(shí)施內(nèi)容包括：根據(jù)以往巷道支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)有的條件，在4173N工作面進(jìn)行大斷面巷道規(guī)格：5.2m*3.0m。通過(guò)實(shí)踐，取得煤層頂?shù)装鍘r石力學(xué)性質(zhì)參數(shù)，包括抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等，掌握巷道壓力顯現(xiàn)規(guī)律，對(duì)錨網(wǎng)支護(hù)參數(shù)不斷修改完善，進(jìn)而得出4173N工作面大斷面巷道高預(yù)應(yīng)力支護(hù)參數(shù)，在不適合采用錨網(wǎng)支護(hù)地段，采用29U12.69m2金屬拱形支架支護(hù)，確保在掘進(jìn)、回采時(shí)，巷道變形小，強(qiáng)度高，滿(mǎn)足巷道回采要求。并為該區(qū)域其他工作面支護(hù)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確保障。

最終成果：取得研究區(qū)域的地質(zhì)資料；進(jìn)行礦壓監(jiān)測(cè)，掌握在現(xiàn)有支護(hù)條線(xiàn)下的巷道壓力顯現(xiàn)規(guī)律，對(duì)錨網(wǎng)支護(hù)參數(shù)不斷修改完善，進(jìn)而得出4173N工作面大斷面巷道高預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)支護(hù)參數(shù)，為該區(qū)域其它工作面支護(hù)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確保障。

3 結(jié)束語(yǔ)

為保證深部開(kāi)采安全，針對(duì)上述情況分析，范各莊礦首先進(jìn)行復(fù)雜區(qū)域的大斷面巷道支護(hù)的嘗試，獲取復(fù)雜條件下的開(kāi)采煤層礦壓參數(shù)，錨網(wǎng)支護(hù)的參數(shù)，對(duì)支護(hù)方式進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。從而達(dá)到提高巷道支護(hù)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)工作面安全開(kāi)采。并為該區(qū)域其他工作面或類(lèi)似條件下的其他工作面的掘進(jìn)支護(hù)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確保障。科學(xué)的進(jìn)行深井、高應(yīng)力、復(fù)雜條件下大斷面巷道支護(hù)技術(shù)研究，能夠?qū)崿F(xiàn)巷道頂板及兩幫煤巖穩(wěn)定，為復(fù)雜條件下大斷面巷道支護(hù)技術(shù)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。采用大斷面支護(hù)，為先進(jìn)采煤配套設(shè)備的引進(jìn)創(chuàng)造了條件，提高了回采效率，實(shí)現(xiàn)工作面回采快速推進(jìn)，減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度，增強(qiáng)安全性。

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作者簡(jiǎn)介：常建良（1972，7-），男，河北河間人，工程師，河北開(kāi)灤能源化工股份有限公司范各莊礦業(yè)分公司安全副經(jīng)理。