閆勇生

（霍州煤電集團(tuán)洪洞悅昌煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 洪洞 031600）

·技術(shù)經(jīng)驗(yàn)·

淺談K2灰?guī)r支護(hù)形式的選擇

閆勇生

（霍州煤電集團(tuán)洪洞悅昌煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 洪洞 031600）

針對(duì)K2灰?guī)r頂板巖性完好、K2灰?guī)r頂板裂隙、K2灰?guī)r頂板溶洞三種情況，進(jìn)行了支護(hù)形式分析。K2灰?guī)r頂板完好時(shí)，頂板不支護(hù)；K2灰?guī)r頂板揭露裂隙時(shí)，采用錨網(wǎng)梁支護(hù)，沿裂隙帶布置錨桿；K2灰?guī)r頂板揭露溶洞時(shí)，采用錨網(wǎng)梁聯(lián)合梯形棚支護(hù)。

K2石灰?guī)r；穩(wěn)定頂板；裂隙；溶洞；支護(hù)形式；選擇

某礦井開采9#+10#煤層，沿9#煤層頂板布置正副順槽，其9#煤層頂板為太原組的K2石灰?guī)r，厚度4．50～17．50 m，厚層狀石灰?guī)r，含豐富的海相動(dòng)物化石，為9#煤層的直接或間接頂板，是對(duì)比9#煤層的重要標(biāo)志。為K2石灰?guī)r9#、10#煤層直接充水含水層，也是太原組的主要含水層，巖性為深灰色，致密、堅(jiān)硬、性脆石灰?guī)r，一般含有燧石層及透鏡體。厚層狀，質(zhì)堅(jiān)硬，性脆，淺部地帶具有裂隙。其單向抗壓強(qiáng)度37．1～45．1 MPa，平均41．1 MPa；單向抗拉強(qiáng)度1．33～1．50 MPa，平均1．41 MPa；抗切強(qiáng)度2．06 MPa，屬穩(wěn)定頂板?，F(xiàn)按照K2灰?guī)r頂板巖性正常、K2灰?guī)r頂板揭露裂隙、K2灰?guī)r頂板揭露溶洞三種情況進(jìn)行支護(hù)形式分析。

1 K2灰?guī)r頂板巖性正常時(shí)支護(hù)形式的選擇

1．1 頂板支護(hù)形式的選擇

巷道頂板為正常K2灰?guī)r時(shí)，圍巖分類K2灰?guī)r屬于Ⅰ類穩(wěn)定巖層，長(zhǎng)期不支護(hù)無碎塊掉落現(xiàn)象，根據(jù)巷道支護(hù)、巷道圍巖松動(dòng)圈分類及支護(hù)建議，Ⅰ類穩(wěn)定巖層圍巖整體性好，不易風(fēng)化可不支護(hù)。

1．2 幫部支護(hù)形式的選擇

1）幫部錨桿長(zhǎng)度的選擇。

幫錨桿的長(zhǎng)度必須保證使錨固端位于潛在松塌區(qū)之外，即錨固深度大于煤幫擠壓值。

式中：

L1—幫錨桿錨固端長(zhǎng)度；

N—錨桿設(shè)計(jì)錨固力，t，取8；

d—鉆孔直徑，mm，取28；

p—樹脂與煤體黏結(jié)強(qiáng)度，t／m2，取150。

式中：

L—幫錨桿長(zhǎng)度，m；

C—松塌區(qū)范圍，m，取1．1；

L1—幫錨桿錨固端長(zhǎng)度；

L2—錨桿外露長(zhǎng)度，mm，取40。

2）幫部錨桿直徑的計(jì)算。

式中：

Q—錨桿桿體承載力，kN。

即，每根錨桿載荷為8 t。

σt—錨桿抗拉強(qiáng)度，MPa，一般取400；

根據(jù)計(jì)算實(shí)際錨桿直徑取14．1 mm，故，幫錨選用d16 mm×1 800 mm的普通錨桿。

3）幫部錨桿間排距的計(jì)算。

式中：

Q—錨桿桿體承載力，N，取8×104；

k—安全系數(shù)，一般取1．5～1．8；

l2—巷道頂板巖體破碎帶高度；

γ—巖石容重，kN／m3，取2．4×104。

式中：

B—巷道開掘?qū)挾龋琺；

f—巖石堅(jiān)固系數(shù)。

根據(jù)以上計(jì)算，沿正常K2灰?guī)r頂板掘進(jìn)時(shí)，幫部錨桿用d16 mm×1 800 mm普通錨桿，間排距為1 000 mm×1 000 mm。

4）錨桿鉆孔直徑與樹脂藥卷直徑確定。

根據(jù)“三徑”匹配的要求，鉆孔直徑與錨桿桿體直徑之差為6～10 mm，鉆孔直徑與樹脂藥卷直徑之差為4～6 mm，因此，鉆孔直徑在26～30 mm之間，樹脂藥卷直徑在20～24 mm之間。選取錨桿鉆孔直徑28 mm，樹脂藥卷直徑23 mm。

5）錨固劑選用。

a）Z2388型，體積V=πr2L=0．000 365 4 m3。

b）幫錨采用端錨，錨桿端頭部分體積V=0．2× 0．02×0．005=0．000 02 m3，而打入錨桿后空隙體積V=（πR眼2-0．02×0．005）×0．6=0．000 103 m3。

錨固端的體積為：0．000 103 m3，需用錨固劑長(zhǎng)度：V=V錨固端÷（πR錨固劑2）=0．75 m?？紤]到理論與實(shí)際的誤差，故每根錨桿選用Z2388型樹脂錨固劑一條進(jìn)行錨注。

根據(jù)以上計(jì)算，巷道頂板沿正常K2灰?guī)r掘進(jìn)時(shí)，支護(hù)參數(shù)為：巷道頂板不進(jìn)行支護(hù)，幫部錨桿采用d16 mm×1 800 mm普通錨桿，間排距為1 000 mm× 1 000 mm，每眼選用Z2388型樹脂錨固劑一條錨注。

2 K2灰?guī)r頂板揭露裂隙時(shí)，支護(hù)形式選擇

1）頂板支護(hù)形式的選擇。

在沿K2灰?guī)r頂板掘進(jìn)過程中，頂板揭露裂隙時(shí)，采用錨網(wǎng)梁支護(hù)，沿裂隙帶布置錨桿，間排距為1 000 mm×1 000 mm，采用兩眼錨梁搭接，鋪設(shè)鋼筋片網(wǎng)。頂板支護(hù)形式見圖1。

2）幫部支護(hù)形式的選擇。

幫部支護(hù)同K2灰?guī)r頂板完好時(shí)的幫部支護(hù)，錨桿采用d16 mm×1 800 mm普通錨桿，間排距為1 000 mm×1 000 mm，每眼選用Z2388型樹脂錨固劑一條錨注。

圖1 K2灰?guī)r頂板裂隙支護(hù)形式示意圖

3 K2灰?guī)r頂板揭露溶洞時(shí)，支護(hù)形式選擇

沿K2頂板掘進(jìn)過程中，K2頂板揭露溶洞時(shí)，巷道一般采用錨網(wǎng)梁聯(lián)合梯形棚支護(hù)：梯形棚采用11#礦工鋼制作，頂梁長(zhǎng)4．6 m、棚腿長(zhǎng)4．1 m，棚腿與棚梁叉角為8°，頂部采用圓木、構(gòu)木和道木勾頂，道木和構(gòu)木下方必須鋪設(shè)鋼筋片網(wǎng)，構(gòu)木規(guī)格為70 mm× 50 mm×1 200 mm，撐木規(guī)格為70 mm×50 mm× 1 000 mm及木楔，道木規(guī)格為200 mm×200 mm× 1 200 mm。片網(wǎng)采用規(guī)格為1 500 mm×1 100 mm的6#鋼筋焊制的片網(wǎng)，溶洞區(qū)域周圍兩側(cè)鋪設(shè)菱形網(wǎng)，并與幫部菱形網(wǎng)進(jìn)行搭接。架棚過程中，每4架棚頂部順著巷道方向鋪設(shè)2根4 m長(zhǎng)的圓木，靠幫鋪設(shè)，橫向圓木與縱向圓木或道木成“井”字布置，確保圓木或道木接頂嚴(yán)實(shí)，道木與圓木及木垛上下點(diǎn)之間必須用扒釘扒牢，梯形棚支護(hù)形式見圖2。

圖2 K2灰?guī)r頂板梯形棚支護(hù)形式示意圖

4 結(jié) 語

巷道沿完好K2灰?guī)r頂板掘進(jìn)時(shí)，巷道頂板不進(jìn)行支護(hù)，幫部錨桿采用d16 mm×1 800 mm的普通錨桿，間排距為1 000 mm×1 000 mm，每眼選用Z2388型樹脂錨固劑一條進(jìn)行錨注；沿K2灰?guī)r頂板掘進(jìn)過程中，頂板揭露裂隙時(shí)，采用錨網(wǎng)梁支護(hù)，沿裂隙帶布置錨桿，間排距為1 000 mm×1 000 mm，采用兩眼錨梁搭接，鋪設(shè)鋼筋片網(wǎng)；沿K2灰?guī)r頂板掘進(jìn)過程中，K2頂板揭露溶洞時(shí)，巷道一般采用錨網(wǎng)梁聯(lián)合梯形棚支護(hù)。

［1］ 張榮立．采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：132-133，393-394．

Discussion on the Choice of the Support Form of K2Limestone

Yan Yong-sheng

Aiming at three cases of the good lithologic of K2limestone roof，K2limestone roof fracture，K2limestone roof cave，analysis the support form．When K2limestone roof lithologic is well，the roof don’t support；When K2limestone roof have fracture，using the anchor net beam support，arranges the bolt along the fracture zone；when K2limestone cave roof exposed，using the support form of anchor net beam combined trapezoid roof．

K2limestone；Stable roof；Fracture；Karst cave；Support form；Choose

TD353

B

1672-0652（2013）11-0045-02

2013-10-09

閆勇生（1972—），男，山西汾西人，1996年畢業(yè)于山西礦業(yè)學(xué)院，工程師，主要從事煤礦生產(chǎn)技術(shù)管理工作（E-mail）1737122209＠qq．com