淺談深井軟巖支護(hù)技術(shù)與管理

摘 要：榮華一礦現(xiàn)處在深井開采階段，礦壓大、圍巖破碎、礦壓顯現(xiàn)明顯，通過對新揭露的6A#煤層支護(hù)上的理論分析及數(shù)據(jù)研究總結(jié)，確定支護(hù)參數(shù)及頂板支護(hù)管理經(jīng)驗(yàn)，為今后施工同類煤層及對頂板的管理經(jīng)驗(yàn)提供參考。

關(guān)鍵詞：深井；軟巖；支護(hù)技術(shù)

一、引言

深部開采的礦山壓力是影響巷道支護(hù)可靠性的一個(gè)主要因素，尤其在頂板破碎的煤層施工，所帶來的一系列因素都制約著煤礦正常的安全生產(chǎn)，如頂板下沉、兩幫移近、底鼓顯現(xiàn)明顯等，通過我礦對6A煤層的開采，在掘進(jìn)過程中使用高強(qiáng)錨桿及優(yōu)化支護(hù)技術(shù)參數(shù)，成功控制了頂板圍巖大變形的問題，取得了一定的成效，保證了安全生產(chǎn)。

二、榮華一礦6A煤層地質(zhì)概況

6A掘進(jìn)工作面距離地表垂直深度已達(dá)1000米，并正在逐漸加深，且頂板破碎如柱狀圖所示：6A頂板以上分別為0.03米凝灰質(zhì)泥巖，特性：灰白色，片狀質(zhì)軟；0.08米頁巖，特性：黑灰色、片狀、夾少量煤線，具層理破碎；0.55米粉砂巖，特性：深灰色、具層理、破碎；0.02米泥巖，特性：灰白色、片狀、質(zhì)軟；7.89米粉砂巖，特性：深灰色、片狀、具層理、質(zhì)硬、破碎；2.19米中砂巖，特性：灰白色、塊狀、裂隙發(fā)育；頂板以上10.76米均為破碎巖層，施工期間，對頂板的管理非常困難。

三、軟巖支護(hù)技術(shù)研究

（1）起步階段

6A煤層是我礦剛揭露煤層，在施工期間，頂板支護(hù)采用了懸吊理論，使用長度5.2米，Φ17.8㎜錨索配合長2.0米Φ20錨桿與275㎜鋼帶進(jìn)行支護(hù)，每米3根錨索、2根錨桿。當(dāng)掘進(jìn)施工50米后，頂板開始出現(xiàn)下沉跡象，通過多次對頂板離層儀的觀測數(shù)據(jù)分析，下沉量最大為0.5米（如頂板離層儀觀測數(shù)據(jù)圖1），鋼帶出現(xiàn)斷、折現(xiàn)象，裂口都為錨索托盤咬合處，局部出現(xiàn)錨索斷股、錨桿斷的現(xiàn)象。為防止頂板繼續(xù)下沉，出現(xiàn)冒落現(xiàn)象，及時(shí)采取了在原有支護(hù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)打Φ21.6㎜錨索加18#槽鋼，現(xiàn)已經(jīng)控制住頂板的繼續(xù)下沉，但所消耗的支護(hù)材料及人工已經(jīng)大大的超出了之前的預(yù)算費(fèi)用。

（2）發(fā)展階段

通過已施工段的頂板現(xiàn)象，進(jìn)行分析總結(jié)，支護(hù)起懸吊頂板作用達(dá)到的壓力超過支護(hù)材料所能承受的力以后，頂板支護(hù)開始出現(xiàn)破損，頂板將會(huì)繼續(xù)下沉，我們開始通過組合梁理論與懸吊理論相結(jié)合的方式進(jìn)行支護(hù)頂板。

支護(hù)方法

1、φ20mm×2000mm錨桿強(qiáng)度、長度低于計(jì)算值應(yīng)進(jìn)行更換，φ21.6mm×5200mm錨索強(qiáng)度符合計(jì)算要求。

2、支護(hù)方式：錨桿由原φ20mm×2000mm更改為φ22mm×2400mm，支護(hù)間排距為0.9m×0.8m米，頂板共7根錨桿，2根仰角錨桿，仰角錨桿與頂板夾角不得小于30°，錨索由原φ17.8mm×5200mm更改為φ21.6mm×5200mm，支護(hù)間排距為1.6m×1.6m，錨索打在兩排錨桿之間，在縱向上與錨桿錯(cuò)開，錨索采用0.4米槽鋼加雙錨桿墊以增加頂板的受力面積，兩幫第二排錨桿由螺紋鋼錨桿取代原玻璃鋼錨桿，以增加巷道支護(hù)強(qiáng)度。

3、針對6A頂板巖層性質(zhì)及現(xiàn)場施工觀察，巷道支護(hù)必須及時(shí)可靠，嚴(yán)禁出現(xiàn)空幫、空頂?shù)默F(xiàn)象，兩幫支護(hù)必須及時(shí)跟至巷道迎頭。

4、加強(qiáng)員工培訓(xùn)，加強(qiáng)支護(hù)方面的知識(shí)教育，增強(qiáng)責(zé)任心，加大檢查力度，錨桿、錨索必須達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度，保證施工的支護(hù)質(zhì)量。

5、優(yōu)化工藝流程，改進(jìn)不當(dāng)?shù)氖┕すに嚒⑹┕し椒?、施工手段，加大對巷道頂板的管控力度，?0米安設(shè)一處頂板離層儀，密切觀察頂板的變化情況，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況修改施工方法。

6、遇斷層破碎帶時(shí)，必須縮小支護(hù)密度，錨桿支護(hù)間排距0.9m×0.6m，錨索支護(hù)間排距1.6×0.6m，嚴(yán)控頂板。

使用風(fēng)動(dòng)扳手緊固錨桿、錨索張拉力均達(dá)到35MP以上，逐根進(jìn)行試驗(yàn)緊固，通過頂板離層儀及壓力表數(shù)據(jù)的觀測，頂板下沉量已經(jīng)控制在了0.2米以內(nèi)（如頂板離層儀觀測數(shù)據(jù)圖2），但支護(hù)強(qiáng)度較大，施工繁瑣，嚴(yán)重制約了掘進(jìn)速度。

（3）技術(shù)成熟階段

現(xiàn)在我礦采用了長度2.4米的Φ20㎜高強(qiáng)錨桿替換原有的長度2.4米Φ22㎜錨桿，錨索支護(hù)改為2米施工2根Φ21.6㎜長度5.2米的錨索，使用新型錨桿扭矩放大器對錨桿進(jìn)行緊固，不僅能加大錨桿預(yù)緊力還有效的減少了風(fēng)動(dòng)扳手對錨桿螺母的損傷，通過對頂板離層儀數(shù)據(jù)的觀測，現(xiàn)在頂板下沉量已經(jīng)控制在0.05米范圍內(nèi)（如頂板離層儀觀測數(shù)據(jù)圖3）。與初期階段相對比，減少了后期補(bǔ)打支護(hù)的人工費(fèi)及材料費(fèi)，與發(fā)展階段相比減少了支護(hù)強(qiáng)度，節(jié)省了材料費(fèi)，也增快了掘進(jìn)的進(jìn)尺速度，現(xiàn)在我礦綜掘隊(duì)1362隊(duì)月進(jìn)尺已經(jīng)突破400米水平。

四、頂板支護(hù)管理及主要結(jié)論

所謂的組合梁就是用錨桿及錨索將頂板所控制的范圍內(nèi)有效的結(jié)合在一起，利用巖石自身承載力承受圍巖所帶來的壓力。錨桿及錨索支護(hù)所承受的壓力要平均分配，這點(diǎn)我們要在錨桿及錨索緊固時(shí)要使其達(dá)到的力均勻，否則，吃力最大的錨桿將會(huì)最新被折斷，這樣也就失去了組合梁的作用；施工期間盡量減少空幫、空頂時(shí)間，在頂板沒有離層時(shí)快速的補(bǔ)打支護(hù)，并進(jìn)行加固，我礦綜掘隊(duì)現(xiàn)正在采用一米一支護(hù)規(guī)定，相比之前2米一支護(hù)可有效控制頂板下沉量；對頂板觀測要認(rèn)真收集數(shù)據(jù)，及時(shí)分析總結(jié)，當(dāng)變形量超過警戒值時(shí)，要及時(shí)采取有效措施進(jìn)行控制并改變原有的支護(hù)形式，以減少后期的反復(fù)工程及材料、人工所消耗的費(fèi)用。

作者簡介：

張軍亮（1978—），男，中共黨員，畢業(yè)于黑龍江科技學(xué)院采礦工程專業(yè)，采礦中級工程師，黑龍江龍煤雞西礦業(yè)有限責(zé)任公司榮華一礦總工程師、黨委委員。