深部開采巷道支護技術(shù)研究

馬華成

（國家能源集團新疆能源有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830000）

摘 要：針對深部開采巷道圍巖變形量大的問題，本研究將協(xié)調(diào)支護技術(shù)應(yīng)用到圍巖控制中，并依據(jù)+400 m B8掘進巷地質(zhì)條件對巷道支護參數(shù)進行設(shè)計?，F(xiàn)場應(yīng)用取得較好的圍巖控制效果。研究表明，協(xié)調(diào)支護技術(shù)以恒阻讓壓錨索為基礎(chǔ)，對巷道圍巖變形進行控制，充分發(fā)揮恒阻讓壓錨索支護能力，讓壓錨索巷隨巷道圍巖變形，同時與高強錨桿共同作用，給圍巖提供較大的支護強度;在+400 m B8掘進巷巷幫增加錨索，提高巷幫支護強度來抵抗變形;運輸巷頂板讓壓錨索、巷幫錨索與高強錨桿協(xié)同提升圍巖強度?，F(xiàn)場應(yīng)用后，頂?shù)装搴蛢蓭偷淖冃瘟糠謩e控制在72 mm、116 mm以內(nèi)，應(yīng)用效果顯著。

關(guān)鍵詞：深部開采;恒阻讓壓錨索;高強錨桿;圍巖支護

中圖分類號：TD353文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2021）12-0065-03

Research on Roadway Support Technology in Deep Mining

MA Huacheng

（CHN Energy Group Xinjiang Energy Co.， Ltd.，Urumqi Xinjiang 830000）

Abstract： In view of the large deformation of the surrounding rock of the deep mining roadway， this study applies the coordinated support technology to the surrounding rock control， and designs the roadway support parameters according to the geological conditions of the +400 m B8 driving roadway. Field application has achieved better surrounding rock control effects. Research shows that the coordinated support technology is based on the constant-resistance let-down anchor cable to control the surrounding rock deformation of the roadway and give full play to the constant-resistance let-down anchor cable support ability， the anchor cable tunnel deforms with the surrounding rock of the roadway， and at the same time it works together with the high-strength bolt to provide greater support strength to the surrounding rock; anchor cables are added to the +400 m B8 tunnel side， so as to increase the support strength of the road side to resist deformation; the roof let-down anchor cable of the transport road， the roadside anchor cable and the high-strength anchor rod cooperate to enhance the strength of the surrounding rock. After the field application， the deformation of the top and bottom plates and the two sides are controlled within 72 mm and 116 mm， respectively， and the application effect is remarkable.

Keywords： deep mining;constant-resistance let-down anchor cable;high-strength anchor rod;surrounding rock support

深部開采的煤炭賦存條件與淺部相比有明顯變化，采掘作業(yè)受地應(yīng)力的影響更趨明顯，淺部開采時使用的支護理論已不能滿足深部開采需要[1]。為此，科研人員對深部開采巷道支護技術(shù)展開研究，視角多樣[2-4]。一是針對深部開采軟巖巷道圍巖變形量大、支護困難的問題，采用卸壓槽降低圍巖應(yīng)力的影響，并采用數(shù)值模擬方法分析圍巖控制效果;二是采用高強錨注技術(shù)對深部開采軟巖進行控制，并分析錨注技術(shù);三是分析深部開采軟巖巷道變形破壞機理，依據(jù)圍巖變形特征，采用耦合支護技術(shù)控制圍巖變形。上述研究成果為深部開采巷道圍巖控制提供了寶貴借鑒經(jīng)驗，但是不同礦區(qū)煤炭開采條件各有差異，應(yīng)采取針對性圍巖控制措施。因此，本文以烏東煤礦+400 m B8掘進巷為研究對象，對深部開采巷道支護技術(shù)進行探討。

1 工程概況

+400 m B8巷在B13～B14煤層中施工，主要為采面通風(fēng)、行人以及運輸服務(wù)，沿煤底板掘進。+400 m B8掘進巷西側(cè)為實體煤，東側(cè)為已經(jīng)采面護巷煤柱（寬度30 m）。B13～B14煤層總厚度約為3.5 m，傾角為7°，直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度為6.0～9.5 m;基本頂為細(xì)砂巖，堅硬，厚度為8～13 m;直接底為灰黑色泥巖，厚度為2.2～3.8 m。

+400 m B8掘進巷原用錨網(wǎng)索支護方式，具體支護參數(shù)為：頂板螺紋鋼錨桿（[Φ]22 mm×2 400 mm）按照900 mm×1 000 mm間排距布置;頂板錨索（[Φ]17.8 mm×8 300 mm）按照1 800 mm×1 200 mm間排距布置，在兩錨桿間施工;頂板全斷面鋪網(wǎng)。巷幫采用螺紋鋼錨桿（[Φ]18 mm×2 000 mm）按照900 mm×1 100 mm間排距布置。巷道在上述支護方案下存在圍巖變形量大的問題。

2 協(xié)調(diào)支護技術(shù)

針對+400 m B8掘進巷采用錨網(wǎng)索支護時存在圍巖變形量過大的問題，本研究提出采用協(xié)調(diào)支護技術(shù)措施對圍巖變形進行控制。

2.1 協(xié)調(diào)支護技術(shù)策略

深部開采時，提高巷道支護體系預(yù)緊力是控制圍巖變形的一個重要方面，針對+400 m B8掘進巷地質(zhì)條件，為確保施加高預(yù)緊力的錨桿（索）可起到較好的錨固效果，本研究采用讓壓錨索控制巷道圍巖變形，使得錨索與巷道圍巖大變形同步作用，充分利用讓壓錨索讓壓特性，給圍巖提供較大的支護作用力，提升圍巖支護效果[5-8]。具體支護采用的讓壓錨索結(jié)構(gòu)如圖1所示，增加讓壓裝置后，錨索具有15～18 mm變形量，在受應(yīng)力作用下變形的同時給圍巖提供預(yù)緊力。

針對+400 m B8掘進巷頂板上部基本頂堅硬、下部直接頂軟弱、巷幫煤體強度較低且裂隙發(fā)育的特征，結(jié)合讓壓錨索結(jié)構(gòu)特點，本研究在巷道頂板、巷幫將錨桿、讓壓錨索聯(lián)合使用，通過錨網(wǎng)索結(jié)合和相互協(xié)調(diào)，提高深部開采圍巖控制效果。具體提出的深部圍巖支護方案主要特點為：巷道圍巖支護采用高強度、高預(yù)應(yīng)力錨桿，并配套使用減摩墊片、大托盤等支護配件;采用恒阻讓壓錨索，錨索長度在5 000 mm以上，從而確保錨索錨固點位于穩(wěn)定巖層內(nèi)，在巷道頂板支護時，恒阻讓壓錨索與錨桿支護相互補充，避免錨索被拉斷;巷幫通過錨桿、錨索聯(lián)合支護，充分發(fā)揮錨索深錨固特點，降低巷幫變形量;針對+400 m B8掘進巷局部位置圍巖破碎問題，采用超前注漿方式加固圍巖，并在淺部圍巖中注入一定量的馬麗散，確保錨桿（索）通過錨具給巖層提供較強的支護力。

2.2 支護方案

依據(jù)+400 m B8掘進巷地質(zhì)特點以及原支護存在的問題，結(jié)合深部開采巷道協(xié)調(diào)支護技術(shù)，對+400 m B8掘進巷圍巖支護參數(shù)進行具體設(shè)計，具體支護斷面如圖2所示。圖中，數(shù)據(jù)單位均為毫米（mm）。

2.2.1 頂板支護。頂板用高強錨桿（[Φ]20 mm×2 400 mm）支護，間排距為800 mm×700 mm，每排6根，巷幫側(cè)兩根錨桿外插15°，其余垂直頂板布置;所有錨桿均將錨固長度提高至1 500 mm，施加120 kN預(yù)緊力。

采用恒阻讓壓錨索（[Φ]21.6 mm×8 000 mm）支護頂板，間距有1 200 mm和1 300 mm兩種，排距為700 mm。頂板錨索每排2根時的間距為1 200 mm，每排3根時的間距為1 300 mm。錨索均垂直頂板施工，錨固長度為1 970 mm，施加的預(yù)緊力在150 kN以上。

2.2.2 巷幫支護。巷幫用高強錨桿（[Φ]20 mm×2 400 mm）支護，間排距為2 400 mm×700 mm，頂角、底角錨桿外插15°;巷幫錨桿采用M5鋼帶（2 600 mm×173 mm×5 mm）連接。在巷幫中部布置錨索（[Φ]18.9 mm×4 800 mm），按照800 mm×700 mm間排距施工，施加150 kN的預(yù)緊力，采用金屬網(wǎng)護幫及護頂。

3 圍巖支護效果

支護后，要監(jiān)測圍巖移近量，現(xiàn)場最大間距為50 m，布置2個測站，監(jiān)測時間共計100 d。對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行整理和分析，得到圍巖變形曲線，如圖3所示。

從圍巖變形監(jiān)測結(jié)果來看，巷道支護完成30 d內(nèi)，頂?shù)装逡约跋飵妥冃瘟肯鄬^大，其中頂?shù)装?、巷幫變形速度分別為2.4 mm/d和3.2 mm/d。支護30 d后，圍巖變形速度降至0.02 mm/d。支護完成100 d后，圍巖變形量不再增加，此時頂?shù)装逡约皟蓭妥冃瘟糠謩e為72 mm和116 mm。

4 結(jié)論

在地應(yīng)力、圍巖承載力低以及巷道原有支護強度不足等因素作用下，+400 m B8掘進巷圍巖出現(xiàn)較大的變形，難以滿足巷道使用安全要求。為此，本研究將協(xié)調(diào)控制技術(shù)應(yīng)用到深部開采巷道支護中。簡單來說，充分利用恒阻讓壓錨索的優(yōu)勢，在隨巷道圍巖變形的同時，恒阻讓壓錨索配合高強錨桿，給圍巖提供足夠的支護強度。根據(jù)+400 m B8掘進巷地質(zhì)條件，本研究使用高強錨桿、恒阻讓壓錨索對圍巖進行控制，并具體設(shè)計圍巖支護參數(shù)?，F(xiàn)場應(yīng)用后，運輸巷頂?shù)装?、兩幫變形量分別控制在72 mm和116 mm以內(nèi)，圍巖變形處在允許范圍內(nèi)。

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