摘要：我礦1691工作面上覆8煤層1681正在回采，1681風(fēng)道布置在1691風(fēng)道上方32米，為保證正常生產(chǎn)銜接，現(xiàn)準(zhǔn)備掘進(jìn)1691風(fēng)道。為保證支護(hù)安全的前提下，兼顧巷道的快速掘進(jìn)，通過相應(yīng)的理論分析和計(jì)算，采用高強(qiáng)度錨桿支護(hù)系統(tǒng)，使巷道圍巖保持穩(wěn)定，滿足了正常生產(chǎn)需要。
開灤錢家營礦業(yè)分公司是1988年投產(chǎn)的大型現(xiàn)代化礦井，設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力400萬噸，1999年達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，2004年達(dá)到550萬噸以上。該公司采煤方式為走向長壁式綜合機(jī)械化采煤，煤巷掘進(jìn)實(shí)現(xiàn)了100％機(jī)械化。礦井開采方式為東西兩翼開采。
一、巷道基本地質(zhì)概況
該工作面周邊沒有可提供實(shí)際地質(zhì)資料的已掘工程，但根據(jù)上覆1681東實(shí)見地質(zhì)資料分析，工作面西部地質(zhì)構(gòu)造較多，由于落差較大，造成煤層頂板破碎，易冒落，巷道局部全巖或薄煤，工作面東部F39、F41兩條斷層落差較大，造成局部巷道全巖或薄煤。其中f1、f2、f3、f4、f5、f6、F41均為8煤層實(shí)見斷層的推測，F(xiàn)39為三維地震斷層。
根據(jù)九煤層地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)分析，掘進(jìn)中將會遇到一定數(shù)量的隱伏地質(zhì)構(gòu)造。
該工作面傾斜下方暫無工程，上覆1681東工作面正在回采，1681西工作面風(fēng)道已掘出，運(yùn)道正在掘進(jìn)。其它暫無工程。
該工作面煤層厚度0.4-3.1m，平均2.0m，煤層局部有1～2層不穩(wěn)定泥巖夾矸，厚度為0～0.5m。煤層傾角12°-21°，平均18°，煤層走向在N14°～N54°之間變化。
二、巷道維護(hù)特點(diǎn)
?。ㄒ唬┫锏牢挥?槽保護(hù)層開采采空區(qū)下方，由于煤層回采對底板的破壞，9槽煤層頂板將比較破碎，穩(wěn)定性差。受上覆煤層采動影響，圍巖應(yīng)力重新分布，巷道圍巖變形會持續(xù)變化和增加，對支護(hù)的長期穩(wěn)定性影響很大。
?。ǘ┫锏缆裆钸_(dá)到了600m，地壓較大，底鼓和兩幫變形都很強(qiáng)烈。底板在近乎無約束狀態(tài)將發(fā)生強(qiáng)烈破壞，只能通過加強(qiáng)兩幫及底角來減緩底鼓，難以從根本上控制底板變形，因此控制底板巖層離層鼓起失穩(wěn)的難度非常大。
?。ㄈ┟簩觾A角大，最大傾角達(dá)到了18°，高幫高度最大為1.3m，剪應(yīng)力效應(yīng)明顯，高幫煤體易滑落失穩(wěn)，給支護(hù)帶來了一定的難度。
（四）巷道直接頂為3～4m的砂質(zhì)泥巖，頂板較完整，但小構(gòu)造發(fā)育，地應(yīng)力相對集中，對正常掘進(jìn)影響很大，頂板管理相對困難。煤層硬度中等偏軟，幫部成型自穩(wěn)能力差，后期受采動影響破壞變形失穩(wěn)速度快，承載能力低，因此幫部圍巖控制要求高。
?。ㄎ澹┚C掘機(jī)掘進(jìn)，對頂?shù)装鍘r層破壞擾動較小，有利于保持圍巖的完整性。
綜上所述，該巷道屬于采空區(qū)下大跨度松軟煤層巷道圍巖穩(wěn)定性控制問題，兩幫及底板的控制難度都很大，頂板的安全狀況差，是煤巷錨桿支護(hù)所面臨的突出難解決的課題之一，必須引起高度重視，該類巷道圍巖穩(wěn)定性控制技術(shù)研究具有一定的挑戰(zhàn)性。
三、錨桿支護(hù)關(guān)鍵技術(shù)手段
?。ㄒ唬└咝阅艹邚?qiáng)錨桿：采用IV級錨桿專用螺紋鋼加工而成的高強(qiáng)錨桿，抗破斷強(qiáng)度更高，支護(hù)剛度更大，限制變形更加有力，針對巷道急劇膨脹擴(kuò)容產(chǎn)生的高應(yīng)力控制效果會更有效。
?。ǘ┐笸斜P：錨桿采用新型大托盤(尺寸為120×120mm)、錨索采用400×400mm的大托盤，增大護(hù)表面積，減輕目前所用的普通小托盤與圍巖局部小面積接觸而產(chǎn)生的點(diǎn)載荷作用，防止圍巖擠壓破損，將對松散層裂破碎巖體起到較好的維護(hù)效果。
（三）新型阻尼螺母：能提供較大扭矩，與高性能預(yù)拉力錨桿配套，提高錨桿安裝過程的可靠性，保證支護(hù)系統(tǒng)整體安全可靠。
（四）高預(yù)緊力：采用MOS-90J2型氣扳機(jī)可以實(shí)現(xiàn)錨桿8～10t的高預(yù)緊力，有效增加錨桿對巷道圍巖支護(hù)初期的控制作用，提升錨桿支護(hù)的作用級別。
四、錨網(wǎng)支護(hù)驗(yàn)算
[1]巷道斷面：
風(fēng)、運(yùn)道選用倒梯形斷面，1691風(fēng)、運(yùn)道最大巷寬4.4米，巷中高均為2.4m。
[2]錨桿支護(hù)參數(shù)選取：
注：此設(shè)計(jì)為初始設(shè)計(jì)，可根據(jù)礦壓實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。
?、馘^桿長度：
<1>按加固拱理論計(jì)算錨桿長度L=Lm+Lb。
Lm=N•(1.1+B/10)
式中：B—巷道跨度；
N—圍巖穩(wěn)定性影響系數(shù)，取1.0；
則：L(風(fēng)運(yùn))m=1.0×(1.1+4.4/10)=1.54m；
而Lb=托盤高度+螺母厚度+錨桿外露長度+鋼筋梯子鋼帶厚度+網(wǎng)厚度
=10+30+50+10+3=103㎜=0.103m；
而：L風(fēng)運(yùn)=1.54+0.103=1.643m；
<2>按冒落拱高度計(jì)算錨桿長度：
按普氏理論計(jì)算冒落拱高度H：
1
H=——[B/2+h•tg(45-φ幫/2)°]
f頂
式中：B—巷道寬度，風(fēng)、運(yùn)道取4.4米；運(yùn)道機(jī)頭取4.9米
h—巷道高度，均取2.4m；
f頂—頂板巖石普氏硬度系數(shù)，取4；
φ幫—幫煤體的內(nèi)摩擦角，取15度。
通過計(jì)算得：
H風(fēng)運(yùn)道=1.01m；H運(yùn)道機(jī)頭=1.07m
錨桿長度應(yīng)伸到冒落拱外穩(wěn)定巖層內(nèi)500㎜以上，則：
L風(fēng)運(yùn)=H風(fēng)運(yùn)、邊眼+Lb+0.5=1.01+0.103+0.5=1.613m；
L運(yùn)道機(jī)頭=H運(yùn)道機(jī)頭+Lb+0.5=1.07+0.103+0.5=1.673m
根據(jù)巷道高度和我礦實(shí)際，風(fēng)、運(yùn)道及切眼錨桿長度均取1.8m。
②順槽錨桿間排距的計(jì)算：
<1>按加固拱理論：
D≤0.5L=0.5×1.8=0.9m。
<2>根據(jù)錨固力等于或大于被懸吊軟弱巖層重量的原則：
________
D≤√Q/K•H•γ
式中：Q—錨桿錨固力，Q=7×9.8=68.6KN；
K—安全系數(shù)，取2；
H—軟巖厚度；風(fēng)、運(yùn)道取1.01m、運(yùn)道機(jī)頭取1.07m
γ—巖石容重，取2.7噸/m3×9.8=26.5KN/m3。
D風(fēng)、運(yùn)≤1.13mD運(yùn)道機(jī)頭≤1.10m
根據(jù)以上計(jì)算，參照原煤炭部《煤巷樹脂錨桿支護(hù)技術(shù)規(guī)范》，取錨桿排距為800㎜，間距為700㎜。
五、整體方案設(shè)計(jì)
為保證巷道在最終變形后能滿足通風(fēng)、行人等安全生產(chǎn)需要，預(yù)留巷道斷面以滿足變形的要求，順槽斷面確定為矩形：凈寬×下幫高=4.8m×2.3m。
（一）巷道頂板采用7根高強(qiáng)預(yù)錨桿加鋼帶、金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。錨桿間距720mm，排距800mm。錨桿預(yù)緊力不低于50kN，錨固力不低于120kN。錨桿采用120×120mm的新型大托盤。
?。ǘ┫锏纼蓭筒捎?根等強(qiáng)錨桿加鋼帶、金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。錨桿間距為700mm，排距為800mm。錨桿預(yù)緊力不低于50kN，錨固力不低于80kN。錨桿托盤采用100×100mm的新型托盤。
?。ㄈ┫锏纼蓭筒捎玫葟?qiáng)錨桿加鋼帶、菱形金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，錨桿間距為700mm。錨桿預(yù)緊力不低于50kN，錨固力不低于80kN。
?。ㄋ模┟扛魞膳佩^桿在頂板中間位置布置一排錨索，錨索排距3.2m，預(yù)緊力60～70kN，錨固力不低于200kN，托盤采用400mm×400mm的大托盤，錨索距迎頭不超過20米。
六、經(jīng)濟(jì)效益分析
1691順槽采用等強(qiáng)錨桿支護(hù)，它與新莊孜礦在采空區(qū)下破碎不穩(wěn)定頂板巷道一直采用的U型棚支護(hù)直接成本相比較：節(jié)約支護(hù)材料費(fèi)用為173.7萬元，節(jié)省巷道維修費(fèi)47.2萬元。預(yù)計(jì)1691順槽采用高強(qiáng)錨桿支護(hù)所創(chuàng)直接經(jīng)濟(jì)效益為220.9萬元。
七、結(jié)束語
采用高性能超高強(qiáng)錨桿支護(hù)，成功地解決了采空區(qū)下巷道礦壓大，變形嚴(yán)重和巷道維修工程量大的問題，同時減輕了工人的勞動強(qiáng)度，提高了工作效率，為巷道快速掘進(jìn)和快速回采提供了更好的條件。
成功提示
錯誤提示
警告提示
評論 （0）