巨厚堅(jiān)硬頂板下切巷錨網(wǎng)索柱主動(dòng)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

高士超

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)有限公司煤峪口礦，山西 大同 037003）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展，采掘裝備不斷更新迭代，采掘裝備的尺寸也逐漸加大。有關(guān)資料顯示，我國現(xiàn)有的采煤機(jī)滾筒直徑已達(dá)3.0 m 以上，液壓支架長度更是達(dá)到了8.0 m 以上[1-5]。

1 工程概況

煤峪口礦8701 工作面位于307 盤區(qū)11#層，北與307 盤區(qū)巷道相連，東為8703 工作面，南為永定莊礦11#層81004 采空區(qū)，西為永定莊礦11#層81006 采空區(qū)。工作面標(biāo)高1 001.3～1 013.8 m，地面標(biāo)高1 347.9～1 362.8 m。8701 工作面切巷長度176.1 m，計(jì)劃布置1 臺(tái)MG300/700-AWD 采煤機(jī)、1 部SGZ-764/630 刮板輸送機(jī)、120 架ZZSX-6000液壓支架。切巷為矩形斷面，尺寸6500 mm×3000 mm。切巷布置示意圖如圖1。

圖1 切巷布置示意圖（mm）

工作面開采的區(qū)域煤層走向近似NW-SE，傾向NE，傾角2°～5°，平均4°，煤層厚2.37～5.31 m，平均4.53 m。煤層結(jié)構(gòu)簡單，厚度變化不大，裂隙不發(fā)育，屬于穩(wěn)定煤層。煤層直接頂為深灰色粉砂巖，厚度為0.82～2.10 m，平均厚度1.40 m，抗壓強(qiáng)度為154.6～165.3 MPa，普氏系數(shù)15～16；基本頂為淺灰白色的粉砂巖與細(xì)砂巖互層結(jié)構(gòu)，厚21.49～41.64 m，平均厚度24.4 m，巖性以粉砂巖為主，抗壓強(qiáng)度為175.1 MPa，普氏系數(shù)18；直接底為灰白色細(xì)砂巖，厚度3.60～6.62 m，平均4.00 m，膠結(jié)堅(jiān)硬。

2 錨網(wǎng)索柱主動(dòng)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

8701 工作面基本頂屬于堅(jiān)硬巖層，其巖層厚度及巖性賦存穩(wěn)定，具備較強(qiáng)的承載能力，加上8701工作面切巷斷面尺寸為6500 mm×3000 mm，頂板跨度相對較大，巷道圍巖控制相對困難，因此采用一次掘巷、二次擴(kuò)巷的成巷技術(shù)，同時(shí)采用錨網(wǎng)索柱主動(dòng)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)巨厚堅(jiān)硬頂板下切巷圍巖的穩(wěn)定控制。

錨桿和錨索的高預(yù)緊力可實(shí)現(xiàn)主動(dòng)支護(hù)效果，促使巷道圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)形成統(tǒng)一承載體，同時(shí)長度6000 mm 的錨索將錨桿形成淺部錨固區(qū)域錨固至巨厚堅(jiān)硬頂板巖層，可充分發(fā)揮其承載能力，從而實(shí)現(xiàn)切巷的穩(wěn)定控制。

2.1 一次掘巷支護(hù)技術(shù)

11#層8701 工作面切巷一次掘巷斷面尺寸為4200 mm×3000 mm，采用錨桿+錨索+W 鋼帶+金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，巷道支護(hù)斷面如圖2，具體技術(shù)參數(shù)如下：

圖2 巷道支護(hù)斷面圖（mm）

（1）頂板采用錨桿+錨索+W 鋼帶+金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。錨桿為直徑20 mm、長度2000 mm 的高強(qiáng)錨桿，間排距900 mm×1000 mm，每排布置4 根，與非工作面?zhèn)认飵蛫A角施工1 根角錨栓，每根錨桿配套2 支樹脂錨固劑（K2335、Z2360 各1 支），錨桿錨固力設(shè)計(jì)100 kN，預(yù)緊力矩設(shè)計(jì)270 N·m，錨桿采用4 mm 厚的W 鋼帶連接。錨索采用規(guī)格為直徑17.8 mm、長度6000 mm 的鋼絞線，間排距1500 mm×2000 mm，每排布置3 根，每根錨索配套3 支樹脂錨固劑（1 支K2330、2 支Z2360），錨索張拉預(yù)緊力設(shè)計(jì)40 MPa，金屬網(wǎng)為菱形，由10#鐵絲編制，規(guī)格4400 mm×1100 mm。

（2）非工作面?zhèn)认锏啦捎缅^桿+W 鋼帶+金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。錨桿為直徑20 mm、長度2000 mm的高強(qiáng)錨桿，間排距1000 mm×1000 mm，每排布置2 根，與工作面頂板夾角施工1 根角錨栓，每根錨桿配套2 支樹脂錨固劑（K2335、Z2360 各1 支），錨桿錨固力設(shè)計(jì)100 kN，預(yù)緊力矩設(shè)計(jì)270 N·m，錨桿采用4 mm 厚的W 鋼帶連接，金屬網(wǎng)為菱形，由10#鐵絲編制，規(guī)格2800 mm×1100 mm。

2.2 二次擴(kuò)巷支護(hù)技術(shù)

11#層8701 工作面切巷二次擴(kuò)巷斷面尺寸為2300 mm×3900 mm，擴(kuò)巷區(qū)域頂板采用錨桿+錨索+W 鋼帶+金屬網(wǎng)+點(diǎn)柱聯(lián)合支護(hù)，具體技術(shù)參數(shù)如下：

錨桿規(guī)格為直徑20 mm、長度2000 mm 的高強(qiáng)錨桿，間排距800 mm×1000 mm，每排布置3 根，每根錨桿配套2 支樹脂錨固劑（K2335、Z2360 各1支），錨桿錨固力設(shè)計(jì)100 kN，預(yù)緊力矩設(shè)計(jì)270 N·m，錨桿采用4 mm 厚的W 鋼帶連接。錨索采用規(guī)格為直徑17.8 mm、長度6000 mm 的鋼絞線，間排距1500 mm×2000 mm，每排布置2 根錨索，第一根錨索距左側(cè)錨索600 mm 布置，每根錨索配套3 支樹脂錨固劑（1 支K2330、2 支Z2360），錨索張拉預(yù)緊力設(shè)計(jì)40 MPa。金屬網(wǎng)為菱形，由10#鐵絲編制，規(guī)格4400 mm×1100 mm。在距工作面?zhèn)?100 mm 位置布置1 根帶帽點(diǎn)柱進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，點(diǎn)柱長度3000 mm，柱帽規(guī)格500 mm×200 mm×50 mm，柱距1000 mm。

3 效果分析

將錨網(wǎng)索柱主動(dòng)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)應(yīng)用于切巷支護(hù)中，采用十字測試法監(jiān)測了8701 工作面切巷掘巷時(shí)期的圍巖移近情況，結(jié)果如圖3。8701 工作面切巷成巷后圍巖變形可分為：圍巖失穩(wěn)階段、圍巖失穩(wěn)調(diào)整變形階段、圍巖穩(wěn)定階段。

圖3 切巷圍巖移近曲線圖

圍巖失穩(wěn)階段是切巷初掘時(shí)期，圍巖穩(wěn)定性受開挖擾動(dòng)，圍巖處于失穩(wěn)狀態(tài)。該階段圍巖變形量較大，主要集中在成巷40 d 內(nèi)，該階段頂板、非工作面?zhèn)葞?、工作面?zhèn)葞鸵平俣确謩e約2.14 mm/d、1.43 mm/d、1.90 mm/d。圍巖失穩(wěn)調(diào)整變形階段是指圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)將失穩(wěn)的圍巖逐漸調(diào)整為穩(wěn)定的階段。該階段圍巖變形速度有所降低，主要集中在成巷40～80 d 內(nèi)，該階段頂板、非工作面?zhèn)葞汀⒐ぷ髅鎮(zhèn)葞鸵平俣燃s1.16 mm/d、0.59 mm/d、0.17 mm/d。圍巖穩(wěn)定階段是指在圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)作用下圍巖變形速度趨近于0，切巷不再發(fā)生大的變形。該階段在成巷80 d 后，頂板、非工作面?zhèn)葞汀⒐ぷ髅鎮(zhèn)葞鸵平繛?32 mm、81 mm、107 mm。

綜上所述，錨網(wǎng)索柱主動(dòng)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了巨厚堅(jiān)硬頂板下11#層8701 工作面切巷的穩(wěn)定控制。

4 結(jié)論

巨厚堅(jiān)硬頂板巖層具有較強(qiáng)的承載能力，以11#層8701 工作面切巷賦存平均厚度24.4 m 的粉砂巖與細(xì)砂巖互層結(jié)構(gòu)為工程背景，采用一次掘巷、二次擴(kuò)巷的成巷技術(shù)，初次掘巷4200 mm×3000 mm，二次擴(kuò)巷2300 mm×3000 mm，同時(shí)，采用錨網(wǎng)索柱主動(dòng)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。切巷在成巷80 d 后圍巖穩(wěn)定，頂板、非工作面?zhèn)葞?、工作面?zhèn)葞鸵平糠謩e為132 mm、81 mm、107 mm，實(shí)現(xiàn)了11#層8701 工作面切巷的穩(wěn)定控制。