大斷面錨網(wǎng)支護(hù)巷道綜掘快速成巷技術(shù)研究

楊玉江 焦作煤業(yè)（集團(tuán)）新鄉(xiāng)能源有限公司

一、工程概況

趙固二礦西軌道大巷沿二1煤層頂板施工，坡度為-3°，巷道在-760m左右，從巷道所處地段的地質(zhì)情況來(lái)看，巷道偽頂為炭質(zhì)泥巖，厚度0.2m左右，直接底是砂質(zhì)泥巖，同時(shí)在部分地段也有一定量的細(xì)砂巖，巷道基本頂主要有細(xì)粒砂巖、中粒砂巖及粗粒砂巖。巷道底板主要為泥巖，這類(lèi)巖石遇水容易出現(xiàn)膨脹的問(wèn)題，基本底屬于砂質(zhì)泥巖，也含有少量的細(xì)砂巖。

二、巷道原支護(hù)存在的主要不足

巷道原支護(hù)參數(shù)為：巷道設(shè)計(jì)的斷面寬×高：5.2m×3.3m，幫部采用高強(qiáng)度錨桿支護(hù)：長(zhǎng)2.4m、直徑20mm，頂板采用讓壓錨桿，長(zhǎng)2.4m，直徑20mm。錨索支護(hù)長(zhǎng)6.5m，直徑17.8mm的高強(qiáng)度錨索。在巷道的兩幫與頂板的位置，每排均設(shè)置有鋼筋梯，鋼筋梯長(zhǎng)度為5m，巷道兩幫的上部的鋼筋梯的長(zhǎng)度為3.3m，下部選擇的鋼筋梯的長(zhǎng)度為2.3m。在巷道頂板每排設(shè)置5根錨桿，間排距均為800mm，在巷道兩幫的上部，每排設(shè)置2根，在兩幫的下部每排設(shè)置2根，幫部錨桿的間排距為800mm×700mm。設(shè)計(jì)采用的錨索支護(hù)間排距均為1600mm。同時(shí)，在巷道的頂板和兩幫選擇使用的鋪網(wǎng)支護(hù)，頂板網(wǎng)設(shè)計(jì)采用的是長(zhǎng)×寬為1.9m×1.1m的金屬網(wǎng)，兩幫的位置選擇使用的是長(zhǎng)×寬為1.7m×0.9m的金屬網(wǎng)，網(wǎng)孔的規(guī)格均為100mm[1]。

巷道選擇使用上述支護(hù)方式支護(hù)后，對(duì)巷道整體的變形情況進(jìn)行了全面的監(jiān)測(cè)，得到了巷道圍巖變形情況，見(jiàn)表1所示。

表1 巷道圍巖變形情況表

從表1中可以看出，在24d的范圍內(nèi)，巷道兩幫出現(xiàn)了相對(duì)較大的變形，巷道的頂板和底板整體的變形量較小，最大的位置變形量?jī)H為6mm，頂板出現(xiàn)的離層量最大數(shù)值也僅為6mm，在巷道支護(hù)后的12d，巷道圍巖整體較為穩(wěn)定，之后的變形量非常小。從巷道原支護(hù)情況來(lái)看，原支護(hù)雖然較好保證了巷道穩(wěn)定性，但是支護(hù)整體表現(xiàn)出明顯的過(guò)于保守的問(wèn)題，雖然保證了巷道穩(wěn)定，但是支護(hù)成本較高，支護(hù)效率偏低，這對(duì)煤礦企業(yè)深部開(kāi)采工作是較為不利的，因此，應(yīng)當(dāng)結(jié)合巷道實(shí)際情況，在保證巷道支護(hù)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，最大限度的壓縮支護(hù)密度，有效控制支護(hù)成本[2-3]。

三、大斷面錨網(wǎng)支護(hù)巷道綜掘快速成巷技術(shù)要點(diǎn)

（一）錨桿支護(hù)信息動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)“五步”法

該方法主要包含有5個(gè)步驟，具體見(jiàn)圖1所示。

圖1 錨桿支護(hù)信息動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)“五步”法主要步驟

從該方法在巷道支護(hù)中的使用實(shí)踐來(lái)看，該方法最大的優(yōu)勢(shì)是動(dòng)態(tài)性與信息性較為明顯，較好滿足了當(dāng)前煤礦企業(yè)開(kāi)采深度不斷增加，面臨的開(kāi)采難度不斷提升的情況。

（二）錨桿支護(hù)信息動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)“五步”法的具體應(yīng)用

通過(guò)對(duì)巷道圍巖整體變形情況的全面監(jiān)測(cè)，得到了巷道圍巖整體的變形情況相對(duì)較小，尤其是巷道頂板整體的變形量非常小，因此，本次選擇使用錨桿支護(hù)信息動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)“五步”法，充分考慮當(dāng)前巷道支護(hù)所選擇的錨桿、錨索支護(hù)的特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)研究得出，將本次巷道所使用的錨桿支護(hù)的排距延伸到900mm，錨桿的間距仍舊為800mm。同時(shí)，適當(dāng)?shù)臏p少錨索支護(hù)密度，將錨索支護(hù)從原設(shè)計(jì)采用的2-2支護(hù)方式，轉(zhuǎn)變?yōu)?-1-2方式，間排距設(shè)計(jì)為2.6m×1.8m。在下步施工時(shí)，在前半個(gè)月的施工時(shí)，錨桿支護(hù)排距按照0.9m的方式進(jìn)行支護(hù)，在后半個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，按照1m的間距進(jìn)行支護(hù)[4-5]。

（三）巷道支護(hù)優(yōu)化后圍巖變形情況分析

在巷道翻修之后，本次繼續(xù)對(duì)巷道變形情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，主要了解巷道圍巖變形情況，并對(duì)巷道支護(hù)情況進(jìn)行全面的掌握分析，以得到的分析數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)巷道支護(hù)參數(shù)進(jìn)行全面的優(yōu)化。同時(shí)，對(duì)巷道支護(hù)過(guò)程中，面臨的特殊情況，例如，支護(hù)遇到陷落柱、破碎帶及各類(lèi)斷層等，均需結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況，采取針對(duì)性的措施進(jìn)行處置。在巷道支護(hù)優(yōu)化之后，一個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，施工的長(zhǎng)度超過(guò)了250m。同時(shí)，本次共布置了4個(gè)測(cè)站對(duì)巷道變形情況進(jìn)行了全面的監(jiān)測(cè)，本次監(jiān)測(cè)的時(shí)間仍舊設(shè)定為24d，巷道圍巖變形見(jiàn)圖2所示。

圖2 支護(hù)參數(shù)優(yōu)化后巷道圍巖變形曲線圖

通過(guò)選擇使用“十字交叉法”對(duì)支護(hù)參數(shù)優(yōu)化之后，巷道圍巖變形情況進(jìn)行了全面的監(jiān)測(cè)，從圖2可看出，巷道在施工之后的第九天，頂板和底板最大的移近量為10mm，巷道的兩幫收斂量為20mm，不論是頂板的下沉，還是出現(xiàn)的離層，均在8mm的范圍內(nèi)[6-7]。在巷道支護(hù)參數(shù)優(yōu)化后的24d的時(shí)間內(nèi)，底板和頂板的相對(duì)移近量最大的數(shù)值為14mm，兩幫出現(xiàn)的最大移近量為20mm，同時(shí)，巷道頂板在深部的離層與在淺部的離層的數(shù)值均控制在了10mm的范圍內(nèi)，這表明巷道頂板整體的變形情況相對(duì)較小，總體在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)處于穩(wěn)定可控的范圍。從上述數(shù)據(jù)表明，在對(duì)巷道支護(hù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化之后，巷道整體仍舊處于穩(wěn)定的狀態(tài)，表明優(yōu)化支護(hù)參數(shù)是合理的，能夠較好的保證巷道在掘進(jìn)期間整體的安全性與穩(wěn)定性。同時(shí)，本次對(duì)錨桿、錨索支護(hù)的排距進(jìn)行了擴(kuò)大，錨桿、錨索的支護(hù)密度相對(duì)于巷道原支護(hù)有了明顯的下降。每次掘進(jìn)支護(hù)循環(huán)的進(jìn)尺，從原支護(hù)條件下的1.6m，增加到了2m，同時(shí)由于錨桿、錨索打設(shè)數(shù)量的下降，較好的節(jié)約了支護(hù)所用的時(shí)間，使用到的錨桿、錨索數(shù)量也明顯的下降，支護(hù)成本隨之降低，較好的提升了巷道支護(hù)的掘進(jìn)速度。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上分析，在對(duì)趙固二礦西軌道大巷進(jìn)行支護(hù)參數(shù)的優(yōu)化之后，巷道支護(hù)質(zhì)量在得到保證的基礎(chǔ)上，巷道掘進(jìn)支護(hù)的速度得到了明顯的提升，巷道支護(hù)的成本也隨之下降，整體取得了較好的支護(hù)優(yōu)化效果，提升了巷道掘進(jìn)的質(zhì)效。因此，隨著巷道支護(hù)難度的不斷增加，在進(jìn)行深部巷道支護(hù)時(shí)，不能一味的強(qiáng)調(diào)增加巷道支護(hù)的密度，雖然在一定程度上較好保證了巷道支護(hù)的整體效果，但支護(hù)成本的增加、支護(hù)效率的降低、支護(hù)難度的增加等問(wèn)題較為突出，因此，煤礦企業(yè)需充分結(jié)合面臨的巷道支護(hù)實(shí)際情況，科學(xué)設(shè)定支護(hù)方案，在保證巷道支護(hù)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，最大限度的控制支護(hù)的成本，這對(duì)于推動(dòng)煤礦企業(yè)在轉(zhuǎn)型升級(jí)中的動(dòng)力是非常關(guān)鍵的。