曲延文

（遼源礦業(yè)集團(tuán)公司，吉林 遼源 136200）

0 概述

梅河煤礦四井是已生產(chǎn)三十多年的老礦井，位于吉林省梅河口市紅梅鎮(zhèn)境內(nèi)，礦井初步設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力21萬噸/年，后經(jīng)對生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)改造，2010年核定生產(chǎn)能為力90萬噸/年。目前，該礦井已生產(chǎn)到九階段水平，采深已達(dá)600m。

礦井的開拓方式為片盤斜井石門分區(qū)式開拓。礦井井田是一個(gè)傾向140°的單斜構(gòu)造，煤層傾角大部分在50°～60°之間，為急傾斜煤層，礦井地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜。礦井主要含煤兩層，即12號、13號煤層，現(xiàn)開采12層煤，12層煤平均厚度20～50m，頂板覆巖為泥巖，其厚度40～60m，由灰褐色、茶褐色的塊狀泥巖組成。隨著開采深度的不斷加深，其礦山壓力也隨之逐漸增大，現(xiàn)采用的單一U型鋼支護(hù)已難以滿足安全生產(chǎn)的要求，所以選擇合理的支護(hù)形式，不斷的進(jìn)行巷道支護(hù)改革，采取相應(yīng)有效措施，是提高老礦井巷道支護(hù)強(qiáng)度、保證礦井巷道服務(wù)年限的前提保證。

1 巷道支護(hù)的歷史

1.1 巷道支護(hù)

梅河四井巷道支護(hù)經(jīng)歷了碹體支護(hù)、木梯棚支護(hù)、礦工字鋼支護(hù)、可縮性U型鋼棚支護(hù)、金屬網(wǎng)錨噴支護(hù)、鋼筋網(wǎng)錨噴支護(hù)以及錨噴網(wǎng)U型鋼雙支護(hù)等支護(hù)形式。碹體支護(hù)用于服務(wù)年限較長的開拓巷道中，在淺部軟巖支護(hù)過程中支護(hù)較好。歷史上曾在采區(qū)內(nèi)采用木梯棚支護(hù)和礦工字鋼支護(hù)，由于巷道支護(hù)材料落后，出現(xiàn)的頂板事故次數(shù)較多。為了預(yù)防頂板事故的發(fā)生，在近些年積極采用新工藝，逐步運(yùn)用U型鋼棚支護(hù)和錨噴網(wǎng)支護(hù)，取代木梯棚和礦工鋼支護(hù)，使頂板管理水平有了很大提高，頂板事故率逐步降低。

1.2 巷道支護(hù)受損因素

1.2.1 地質(zhì)因素

礦井的復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造及深部開采的礦山圍巖應(yīng)力增大，造成了深礦井的頂板破碎、傾角變化、煤層變軟、淋水增大等狀況，影響了頂板的穩(wěn)定性、整體性，破壞了煤層的完整性，形成裂隙和破碎帶，老頂來壓顯現(xiàn)，頂板巖石開始下沉，逐漸從巷道兩幫破碎并鼓出。導(dǎo)致巷道變形嚴(yán)重。

1.2.2 膨脹因素

軟巖具有遇水膨脹的特點(diǎn)，一但吸收水后體積膨脹，產(chǎn)生很大的膨脹力，使巷道底鼓，巷道變形破壞，在井下生產(chǎn)作業(yè)中，經(jīng)常底鼓至300～400mm。

1.2.3 噴漿因素

巷道噴漿的施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、不合格，使其空氣進(jìn)入巖體中，從而風(fēng)化剝蝕、巖體脫落，巷道變形嚴(yán)重。

2 巷道支護(hù)的改革

為解決好梅河煤礦四井在軟巖支護(hù)中巷道壓力大的難題，在不同的巷道地點(diǎn)、不同的巷道服務(wù)年限及不同的巷道用途，采用合理的支護(hù)形式，是能否影響到安全、生產(chǎn)和效益的關(guān)鍵性所在。

由于近幾年來錨網(wǎng)支護(hù)和U型鋼棚支護(hù)改革在國內(nèi)已得到廣泛應(yīng)用，所以在梅河四井采取了開拓巷道中采用錨噴網(wǎng)支護(hù)、隨掘隨噴，而在采區(qū)準(zhǔn)備巷道中采用了U型鋼支護(hù)。

2.1 錨噴網(wǎng)支護(hù)

2.1.1 錨噴網(wǎng)支護(hù)的特點(diǎn)

（1）采用“主動(dòng)”支護(hù)，改善了圍巖的受力狀態(tài)。錨網(wǎng)支護(hù)是利用錨固劑、錨桿、托板及各種構(gòu)件或噴層，給圍巖一定的支護(hù)強(qiáng)度，且隨圍巖變形支護(hù)阻力不斷增加，與圍巖共同組成支護(hù)體系，承受各種圍巖應(yīng)力和采動(dòng)應(yīng)力從而實(shí)現(xiàn)支護(hù)目標(biāo)。改變了原有支護(hù)的架棚初期基本不具有初撐阻力，不可能緊貼圍巖或不能全部緊貼圍巖，點(diǎn)狀受力；只有當(dāng)圍巖破碎、離層后，隨著圍巖變形的增加，支架支護(hù)阻力隨著增加，才能發(fā)揮棚子的支撐作用的被動(dòng)支護(hù)的局面。

（2）減少巷道維修量。與架棚支護(hù)相比，錨桿支護(hù)能及時(shí)加固圍巖，從而減少圍巖變形，防止頂板早期離層和片幫，更有利于改善巷道的維修狀況，保持巷道圍巖的長期穩(wěn)定。

（3）減小工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。采用錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)，不需要運(yùn)輸大量的支護(hù)鋼材和其他輔助材料，減少了支護(hù)材料的搬運(yùn)量，從根本上減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，加快了循環(huán)進(jìn)度，工效也隨之提高。

（4）降低支護(hù)成本。采用錨桿支護(hù)可以大幅度節(jié)約大量鋼材、木材等支護(hù)材料，降低支護(hù)成本。

2.1.2 錨噴網(wǎng)支護(hù)改革

（1）采用大斷面施工。以往開拓延伸巷道，支護(hù)形式一般為φ4.0m錨網(wǎng)支護(hù)，掘送-240～-300m暗主井時(shí)，施工半年后，變形嚴(yán)重，就需再次翻挑。在2009年9月份施工-300m水平付井車場時(shí)，采用大斷面φ5.0m半圓拱型鋼筋網(wǎng)錨噴支護(hù)，采用φ22mm長度2.4m螺紋鋼錨桿、排距600㎜布置，鋪單層金屬網(wǎng)和鋼筋網(wǎng)及時(shí)噴漿封閉，保證了巷道圍巖的完整性，減少與潮濕空氣的接觸，防止圍巖膨脹變形。

（2）打錨索補(bǔ)強(qiáng)工作。為了保證巷道支護(hù)強(qiáng)度及服務(wù)年限，采用補(bǔ)打錨索的方式進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，打錨索按“三、三”的排列方式進(jìn)行布置，錨索長6.4m，錨深6.0m。錨索間排距：1.5m×1.5m，錨固力達(dá)到50KN以上。

（3）加強(qiáng)主要大巷治水工作。以往采區(qū)排水經(jīng)開拓大巷水溝排水，流入水倉。改革后采用φ159mm鐵管連接，從采區(qū)直接接入水倉，保證巷道沒有積水浸泡。

（4）大巷硬覆蓋工作：為達(dá)到巷道全封閉狀態(tài)、在主要開拓大巷打水泥地面進(jìn)行硬覆蓋工作。

（5）使用水力膨脹錨桿控制軟巖巷道底鼓[3-4]。

2.1.3 經(jīng)濟(jì)效益對比

在以往開拓巷道采用U型鋼支護(hù)、改革后采用錨網(wǎng)支護(hù)。

開拓巷道采用φ4.0半圓拱錨網(wǎng)支護(hù)每米費(fèi)用4200元/米、采用36Uφ3.6四節(jié)U型鋼支護(hù)每米費(fèi)用8600元/米，即每施工1米U型鋼支護(hù)比錨網(wǎng)支護(hù)高4500元。經(jīng)改革-240水平350米開拓巷道、節(jié)約資金157.5萬元。2010年錨網(wǎng)巷道2300米、節(jié)約1035萬元。

2.2 U型鋼棚支護(hù)改革

2.2.1 增大U型鋼規(guī)格

以往采區(qū)兩道采用25U型鋼棚、逐步增大29U型鋼、36U型鋼、現(xiàn)采用40U型鋼支護(hù)。提高了U型鋼棚受力強(qiáng)度、減小了巷道變形程度[5]。

2.2.2 采用大斷面施工

通過改革采用φ3.6m全圓或三節(jié)棚支護(hù)替代以往采區(qū)兩道φ3.2m棚支護(hù)。保證了巷道少量變形后仍可以繼續(xù)使用。減少了采區(qū)巷道維修量。加密棚距，增加了巷道的支撐力，有效的防止巷道變形。

2.2.3 采用“三個(gè)三”支護(hù)方式

根據(jù)地質(zhì)狀況采區(qū)風(fēng)、溜道采用“三個(gè)三”支護(hù)方式、以支得住、少維護(hù)、不翻修為原則?！叭齻€(gè)三”即對現(xiàn)掘送的采區(qū)風(fēng)、溜道的支護(hù)采用分三個(gè)階段選擇三種支護(hù)形式。

2.2.4 棚后充填、加強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度

U棚支架與圍巖之間接觸狀況差、支架空幫空頂情況嚴(yán)重，受力狀況不均。實(shí)施棚后充填矸石、使受力均勻、增加了U棚支護(hù)強(qiáng)度。必要時(shí)增加鐵拉條、可以使相鄰U棚之間形成一個(gè)整體、使圍巖受力均勻、達(dá)到一致。2.3 錨噴網(wǎng)U型鋼雙支護(hù)

根據(jù)地質(zhì)條件、如果采用錨噴網(wǎng)支護(hù)或U型鋼棚支護(hù)、不適合圍巖壓力時(shí)，則采用錨噴網(wǎng)U型鋼棚雙支護(hù)。其優(yōu)點(diǎn)是在主動(dòng)支護(hù)的同時(shí)，又增加了被動(dòng)支護(hù)，它的支護(hù)強(qiáng)度高，提高巷道的支撐能力。

3 結(jié)論

（1）梅河煤礦四井在軟巖巷道支護(hù)改革過程當(dāng)中，充分的考慮了巷道的服務(wù)用途及服務(wù)年限等因素，選擇了合理的支護(hù)形式，取得了預(yù)期的支護(hù)效果。

（2）通過開拓巷道錨噴網(wǎng)支護(hù)、采區(qū)巷道U型鋼棚支護(hù)大幅度提高了支護(hù)質(zhì)量，提高了勞動(dòng)效率，為實(shí)現(xiàn)安全高效礦井提供了基本保證。

（3）針對不同巷道采取不同的支護(hù)方式，取得了顯著經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為同類型礦井的巷道支護(hù)提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。