李振 陳亞

摘要：近年來，山東棗礦集團(tuán)大力開展煤巷支護(hù)改革，積極推廣煤巷圍巖錨固技術(shù)在東部礦區(qū)十四煤層條件下的應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：煤巷支護(hù)參數(shù)錨桿支護(hù)形式

1 概述

山東棗礦集團(tuán)東部礦區(qū)十四煤層巷道傳統(tǒng)的支護(hù)形式為11號(hào)工字鋼架梯形棚支護(hù)。這種支護(hù)為被動(dòng)支護(hù)，加上十四煤層煤巖層易風(fēng)化，煤巖層遇水極易軟化變形，在巷道開掘后煤巖具有較強(qiáng)的流變性，不易穩(wěn)定，經(jīng)過多次修復(fù)仍變形嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，回采工作面上下巷掘進(jìn)后到采煤工作面結(jié)束，一般需要擴(kuò)修2-3次。不僅浪費(fèi)了大量的維修費(fèi)用，而且嚴(yán)重影響了安全生產(chǎn)。

為了從根本上解決十四煤層支護(hù)問題，通過總結(jié)分析，并針對(duì)十四煤層的特點(diǎn)深入進(jìn)行理論和技術(shù)研究，尋找適合不同變形力學(xué)機(jī)制的新型支護(hù)技術(shù)，決定在東部礦區(qū)十四煤1413炮采工作面上下巷試驗(yàn)應(yīng)用煤巷錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)。

2 煤巷錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的支護(hù)作用原理

針對(duì)十四煤層巷道的巖性特征，經(jīng)測定及計(jì)算，確定十四煤層頂板圍巖松動(dòng)圈為B=14mm，兩幫破壞深度為B=1.366mm。最理想的支護(hù)技術(shù)就是錨網(wǎng)，錨桿的懸吊作用是在穩(wěn)定的巖石上將破碎松動(dòng)的巖石進(jìn)行懸吊，挖開層狀巖體后，對(duì)錨桿進(jìn)行及時(shí)的加固，減少松脫帶的高度，同時(shí)松脫巖體的殘余強(qiáng)度得以提高，直接頂下沉減少，并且能夠?qū)﹄x層量進(jìn)行限制，錨桿的載荷進(jìn)一步減少。錨桿組合梁的作用主要表現(xiàn)為：由于直接頂較厚，在上部穩(wěn)定巖層的表面，直接頂無法用錨桿進(jìn)行懸吊時(shí)，在這種情況下使得頂板下沉和離層，進(jìn)一步沿層面產(chǎn)生垂直和水平方向的位移，通過將錨桿安裝在頂板中，在錨桿的作用下會(huì)增大層面間的摩擦力，阻止巖石沿層面繼續(xù)滑動(dòng)，從而提高巖層的穩(wěn)定性。在巷道兩幫的圍巖中，錨桿的擠壓加固作用形成一擠壓加固帶，提高圍巖的自承能力。

3 錨網(wǎng)支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1 錨桿參數(shù)與錨桿間排距的確定。對(duì)于錨桿支護(hù)參數(shù)，通過數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)可以得出優(yōu)化結(jié)論：從垂直應(yīng)力、垂直位移兩個(gè)方面，在錨桿間排距依次為1.2m、0.8m、0.7m、0.6m等情況下，隨著錨桿間排距的減小，巷道圍巖變形在錨桿間排距縮到0.7m后已經(jīng)非常輕微。結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況，錨桿長度、錨桿間排距分別2m、0.7m。

3.2 錨桿支護(hù)參數(shù)的匹配與設(shè)計(jì)巷道支護(hù)。錨桿支護(hù)參數(shù)匹配包括錨桿直徑與鉆孔直徑及錨固長度匹配、預(yù)緊力與錨固力匹配等。最后，頂板選用16Mn螺紋鋼，錨桿長度2.0m，直徑18mm，間排距0.7m；幫錨桿選用16Mn螺紋鋼，錨桿長度2.0m，直徑18mm，間排距0.7m。每根錨桿配用￠3mm*350mm樹脂藥包2卷，通過金屬托盤配加強(qiáng)螺母對(duì)頂錨桿進(jìn)行處理，用木托盤加金屬托盤對(duì)幫錨桿進(jìn)行處理，煤幫均鋪設(shè)與頂板相同的鋼筋網(wǎng)，以增強(qiáng)煤巷軟煤幫的直立和穩(wěn)定效果。網(wǎng)搭接100mm，并用10號(hào)鐵絲綁扎牢固，錨桿布置及巷道斷面如圖1所示。

■

圖1

3.3 錨桿支護(hù)的技術(shù)要求。錨桿支護(hù)要求主要包括：①按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定和程序操作，確定錨桿規(guī)格、托盤、螺母、藥卷的質(zhì)量。②在螺母預(yù)緊力方面，矩頂錨桿要大于100kN，幫錨桿大于60kN。③對(duì)錨桿進(jìn)行拉力實(shí)驗(yàn)，頂錨桿和幫錨桿的錨固力不得低于100kN、60kN。④觀測巷道頂板的離層，為采取下一步措施提供參考依據(jù)。⑤在巷道頂板破碎地段要及時(shí)修改支護(hù)參數(shù)，加密錨桿。

4 錨網(wǎng)支護(hù)效果及效益分析

4.1 錨網(wǎng)支護(hù)效果。利用錨網(wǎng)支護(hù)的擠壓加固原理，采用強(qiáng)度較大、整體性較好的鋼筋網(wǎng)配合樹脂錨桿支護(hù)，在巷道圍巖中形成擠壓加固帶，提高圍巖的自承能力，有效地控制了圍巖變形，從而提高巷道支護(hù)的整體穩(wěn)定性。在掘進(jìn)中及時(shí)對(duì)巷道頂板及兩幫進(jìn)行了錨固試驗(yàn)，頂部、兩幫錨桿錨固力均大于40kN，滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 效益分析。①錨網(wǎng)支護(hù)材料輕便、量少，容易運(yùn)輸，減輕工人體力。提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率。②錨桿支護(hù)和金屬支架的巷道相比，支護(hù)材料的投入減少，巷道支護(hù)材料費(fèi)用大幅度下降。③推廣錨桿支護(hù)，礦井坑木消耗量大大降低，節(jié)省了森林資源，其社會(huì)效益十分明顯。

5 總結(jié)

在巷道斷面設(shè)計(jì)中，該礦積極推廣錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)，通過主動(dòng)支護(hù)，對(duì)頂板變形進(jìn)行較好地控制，巷道頂板的承載能力大大提高，同時(shí)保證了圍巖的穩(wěn)定性。而且材料輕便，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，改變了支護(hù)形式，優(yōu)化了斷面設(shè)計(jì)，同時(shí)降低了巷道的高度和支護(hù)費(fèi)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]段鐵管，竺光明，張榜雄.錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)在三軟煤層中的研究與應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2005(09).

[2]王如林.巷道斷面設(shè)計(jì)最優(yōu)方案探討[J].煤，2002(08).

[3]李玉川.試分析特大斷面開切眼分次掘進(jìn)支護(hù)參數(shù)優(yōu)化[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊)，2013(08).