順槽巷道頂板含軟夾層時(shí)的支護(hù)效果分析

張 勇

（晉城煤業(yè)集團(tuán)鳳凰山煤礦，山西 晉城 048007）

1 巷道概況

鳳凰山煤礦XV2207巷為XV2304綜采工作面的進(jìn)風(fēng)順槽，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1572.6m，巷道斷面為矩形斷面，毛寬4.5m，凈寬4.3m，毛高2.6m，凈高2.5m，巷道布置圖見(jiàn)圖1。該巷道頂板采用錨桿、鋼筋托梁配合菱形金屬網(wǎng)支護(hù)，采用錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，巷幫采用錨桿、鋼筋托梁配合雙抗塑料網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)。巷道頂板為K2石灰?guī)r，平均厚度達(dá)9m。巷道在掘進(jìn)過(guò)程中，局部區(qū)域頂板含有不同層位的軟夾層，軟夾層巖性一般為泥巖，厚度為50～300mm。軟夾層的存在嚴(yán)重影響巷道的正常支護(hù)，如果前期巷道支護(hù)不合理，后期回采可能會(huì)引發(fā)巷道頂板冒落。

2 巷道頂板支護(hù)方式

巷道在掘進(jìn)過(guò)程中，根據(jù)錨桿鉆機(jī)鉆孔及頂板鉆孔窺視，發(fā)現(xiàn)在巷道頂板往上0.5～1m、1～1.5m、1.5～2m范圍內(nèi)出現(xiàn)了軟夾層，夾層厚度最大達(dá)到300mm，必須根據(jù)三種不同的條件，采取不同的支護(hù)方式。

圖1 XV2304綜采工作面巷道布置圖

2.1 頂板上方0.5～1m存在軟夾層的支護(hù)方式

巷道頂板采用錨網(wǎng)梁組合支護(hù)，采用錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。錨桿采用MSGLW-400/20×2000型左旋無(wú)縱肋螺紋鋼錨桿，鋼筋托梁規(guī)格為T(mén)4000×80/16 100×80，采用16#圓鋼焊接而成，寬度為80mm，長(zhǎng)度為4000mm。錨桿排距為1.2m，每排布置4根錨桿，錨桿間距為1.3m，錨桿錨固力不低于100kN，預(yù)緊力矩不低于300N·m。錨索型號(hào)為SKP-18-1/1860，在巷道正中每隔3.6m布置一根，錨索預(yù)緊力應(yīng)達(dá)到150kN以上，網(wǎng)片規(guī)格為L(zhǎng)W10/50-1.3×4.0，見(jiàn)圖2。

圖2 巷道頂板往上0.5～1m范圍內(nèi)存在軟夾層時(shí)的頂板支護(hù)圖 （單位：mm）

2.2 頂板上方1～1.5m存在軟夾層的支護(hù)方式

巷道頂板采用錨網(wǎng)梁組合支護(hù)，并采用錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。錨桿采用MSGLW-400/20×2000型左旋無(wú)縱肋螺紋鋼錨桿，鋼筋托梁規(guī)格為T(mén)4000×80/16 100×80，采用16#圓鋼焊接而成，寬度為80mm，長(zhǎng)度為4000mm。錨桿排距為1.5m，每排布置4根錨桿，錨桿間距為1.3m，錨桿錨固力不低于100kN，預(yù)緊力矩不低于300N·m。錨索型號(hào)為SKP-18-1/1860，在巷道正中每隔4.5m布置一根，錨索預(yù)緊力應(yīng)達(dá)到150kN以上，網(wǎng)片規(guī)格為L(zhǎng)W10/50-1.6×4.0，見(jiàn)圖3。

圖3 巷道頂板往上1～1.5m范圍內(nèi)存在軟夾層時(shí)的頂板支護(hù)圖 （單位：mm）

2.3 頂板上方1.5～2m存在軟夾層的支護(hù)方式

巷道頂板采用錨梁組合支護(hù)，并采用錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。錨桿采用MSGLW-400/20×2500型左旋無(wú)縱肋螺紋鋼錨桿，鋼筋托梁規(guī)格為T(mén)4000×80/16 100×80，采用16#圓鋼焊接而成，寬度為80mm，長(zhǎng)度為4000mm。錨桿排距為1.5m，每排布置4根錨桿，錨桿間距為1.3m，錨桿錨固力不低于100kN，預(yù)緊力矩不低于300N·m。錨索型號(hào)為SKP-18-1/1860，在巷道正中每隔3m布置一根，錨索預(yù)緊力應(yīng)達(dá)到150kN以上，見(jiàn)圖4。

圖4 巷道頂板往上1.5～2m范圍內(nèi)存在軟夾層時(shí)的頂板支護(hù)圖 （單位：mm）

3 礦壓觀測(cè)及數(shù)據(jù)分析

3.1 礦壓觀測(cè)儀器的布置

在巷道掘進(jìn)期間，每隔45m在巷道中部布置1個(gè)頂板離層儀，對(duì)巷道頂板離層情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在巷道500m處、1000m處、1500m處分別布置一個(gè)綜合測(cè)站，監(jiān)測(cè)巷道受回采影響的變形量及錨桿（索）受力情況，綜合測(cè)站內(nèi)設(shè)有表面位移測(cè)點(diǎn)、錨索測(cè)力計(jì)和錨桿測(cè)力計(jì)。

3.2 礦壓觀測(cè)頻度

距掘進(jìn)工作面50m范圍內(nèi)的頂板離層儀及綜合測(cè)站每班觀測(cè)1次，50m往外時(shí)每周觀測(cè)1～2次，并將觀測(cè)的數(shù)據(jù)及時(shí)記錄到記錄本上。

3.3 觀測(cè)數(shù)據(jù)分析

3.3.1 掘進(jìn)期間的觀測(cè)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)頂板離層儀及綜合測(cè)站觀測(cè)數(shù)據(jù)得知：XV2207巷頂板離層值較小，僅為3mm；頂板錨桿端部最大受力為20kN，錨索端部最大受力為25kN；巷道頂板最大下沉量為2mm，底板最大底臌量為10mm，兩幫最大位移量為45mm。

3.3.2 回采期間的觀測(cè)數(shù)據(jù)分析

（1）頂板離層情況。受工作面回采動(dòng)壓影響，XV2207巷內(nèi)所有的頂板離層儀在進(jìn)入超前支護(hù)段后，頂板離層儀顯示頂板最大離層值在3～7mm之間，離層值較小，且均在安全值范圍內(nèi)。說(shuō)明巷道的整體穩(wěn)定性得到了明顯的控制，錨桿（索）的主動(dòng)支護(hù)發(fā)揮了較好的作用，阻止了頂板內(nèi)軟夾層處的離層。

（2）錨桿、錨索的受力狀況。XV2207巷頂板錨索端部最大受力為90kN，頂板錨桿端部最大受力為75kN，以上錨桿、錨索的受力值均小于錨桿（索）的設(shè)計(jì)錨固力，說(shuō)明巷道的頂板壓力不大。

（3）巷道圍巖變形情況。根據(jù)表面位移測(cè)點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)得知，巷道頂板最大下沉量在3～10mm之間，底板最大底臌量在50～150mm之間，兩幫最大位移量在105～185mm之間，由此得出巷道的變形量不大，滿足巷道的使用需求。

4 結(jié)論

（1）XV2304綜采工作面在回采過(guò)程中，XV2207巷頂板未發(fā)生冒落，只是出現(xiàn)很小的下沉和離層，未對(duì)生產(chǎn)造成任何影響。說(shuō)明針對(duì)頂板不同層位所含軟夾層的情況，及時(shí)采取不同形式的錨桿（索）支護(hù)，可將軟夾層和頂板K2石灰?guī)r形成一個(gè)整體，發(fā)揮了錨桿（索）的懸吊作用，有效地保持了巷道的整體穩(wěn)定性。

（2）通過(guò)礦壓監(jiān)測(cè)，證實(shí)了三種不同的錨桿（索）支護(hù)形式滿足現(xiàn)場(chǎng)頂板支護(hù)需求，很好地控制了巷道受采動(dòng)影響的變形。該支護(hù)方案可用于條件類(lèi)似的巷道支護(hù)。