李龍生

摘要：文章針對龐龐塔煤礦深部強烈動壓孤島工作面支護困難的問題，提出了一種新型支護設(shè)計方法，通過對這種新型支護設(shè)計方法的分析闡述，得出這種支護設(shè)計不僅施工工藝簡單，能加快掘進速度，而且更安全可靠。

關(guān)鍵詞：煤礦深部；強烈動壓；孤島工作面；巷道圍巖治理技術(shù)；支護設(shè)計；護巷煤柱 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD325 文章編號：1009-2374（2015）22-0158-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.078

龐龐塔煤礦5#煤一采區(qū)目前只剩余5-107工作面，由于其工作面上部5-105工作面、下部5-109工作面都已回采完，該工作面為孤島工作面，根據(jù)生產(chǎn)銜接安排，需對5-107工作面進行開采，解放下部的9#煤層開采，確保礦井的采區(qū)銜接正常。

1 孤島工作面護巷煤柱

結(jié)合5-107工作面上下兩側(cè)的地質(zhì)資料，預(yù)計5-107工作面煤層平均厚度6.2m，煤層傾角20°～24°，正巷底板標(biāo)高540～550m，蓋山厚度為640～700m，副巷底板標(biāo)高600～620m，蓋山厚度為600～680m，兩巷均沿底板掘進。

孤島工作面兩側(cè)礦壓顯現(xiàn)特征是確定護巷煤柱大小的直接依據(jù)。根據(jù)工作面開采后采空區(qū)頂板上覆巖層結(jié)構(gòu)特征，建立急傾斜孤島工作面上下采空區(qū)兩側(cè)上覆巖層結(jié)構(gòu)力學(xué)模型。得出以下結(jié)論：

第一，孤島工作面上下兩側(cè)工作面采空后，沿工作面傾斜方向，即沿煤層傾向，孤島工作面上下端頭兩側(cè)都形成了懸空的懸臂梁結(jié)構(gòu)，上端頭形成的懸臂梁深入實體煤層的深度大于下端頭形成的懸臂梁深入實體煤層的深度，其上端頭形成的懸臂梁長度大于下端頭形成的懸臂梁長度。

第二，孤島工作面上側(cè)側(cè)向支承壓力峰值應(yīng)力小于下側(cè)側(cè)向支承壓力峰值應(yīng)力，但上側(cè)支承壓力峰值應(yīng)力集中程度卻大于下側(cè)支承壓力峰值應(yīng)力集中程度，孤島工作面上側(cè)側(cè)向支承壓力活動的范圍大于下側(cè)側(cè)向支承壓力活動的范圍。

根據(jù)急傾斜煤層孤島面兩側(cè)巖層礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，利用數(shù)值計算的方法確定護巷煤柱寬度。

第三，孤島面下側(cè)面開采后側(cè)向支承壓力影響區(qū)域大致76m，距采空區(qū)的邊緣6m位置，達到峰值應(yīng)力為29.32MPa，應(yīng)力集中系數(shù)為1.82；孤島面上側(cè)105工作面回采后側(cè)向支承壓力影響區(qū)域大致99m，距采空區(qū)的邊緣7m

位置，達到峰值應(yīng)力為25.98MPa，應(yīng)力集中系數(shù)為1.86。

第四，孤島工作面上下兩側(cè)側(cè)向支承壓力達到峰值應(yīng)力后開始逐漸衰減，但下側(cè)衰減的程度要大于上側(cè)。

第五，孤島面下端頭煤柱寬度選取20m或25m，上端頭煤柱寬度選取30m或35m，上下兩側(cè)應(yīng)力數(shù)值大小相當(dāng)。

根據(jù)數(shù)值計算結(jié)論，結(jié)合孤島工作面兩側(cè)圍巖的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，根據(jù)煤柱寬度選取原則，既要保證護巷煤柱及回采巷道的穩(wěn)定，同時也要節(jié)約煤炭資源提高采區(qū)回采率，確定5-1071與109工作面的凈煤柱寬度選取25m，與105工作面的護巷凈煤柱寬度選取30m。

2 孤島面順槽支護設(shè)計

支護設(shè)計。5-1072巷斷面設(shè)計矩形斷面，掘進毛寬4.5m、毛高3.4m，掘進斷面15.3m2。

2.1 頂板支護

錨桿形式和規(guī)格：桿體為22#左旋無縱筋螺紋鋼筋，長度2.4m，鋼材屈服強度為500MPa，桿尾螺紋為M24，螺紋長度150mm，配高強度螺母。

錨固方式：樹脂加長錨固，采用兩支低粘度錨固劑，一支規(guī)格為K2335，另一支規(guī)格為Z2360。鉆孔直徑為30mm，錨固長度為1200mm。

托板：采用拱型高強度托盤，規(guī)格為150×150×10（8）mm，拱高不低于34mm，配調(diào)心球墊和減摩墊圈。

錨桿角度：沿頂板法線方向。

W鋼帶規(guī)格：厚度4mm，寬280mm，長度4300mm，孔間距為1000mm。

網(wǎng)片規(guī)格：采用8#鐵絲編織的菱形金屬網(wǎng)護頂，網(wǎng)孔規(guī)格為50×50mm，網(wǎng)片規(guī)格為4700×1000mm。

錨桿布置：錨桿排距900mm，每排5根錨桿，間距1000mm。

錨桿預(yù)緊扭矩：不低于400N·m。

錨索形式和規(guī)格：錨索材料為21.8mm，119股高強度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，長度5.3m，鉆孔直徑為30mm，樹脂加長錨固，采用一支K2335和兩支Z2360樹脂錨固劑，錨固長度2000mm。

錨索布置：采用每排兩根布置，排距1800mm。錨索安裝在兩排錨桿間頂板中部。用300×300×16（14）mm拱形高強錨索托板，配調(diào)心球墊。

錨索張拉預(yù)緊力：200～250kN。

2.2 巷幫支護

錨桿形式和規(guī)格：桿體為22#左旋無縱筋螺紋鋼筋，鋼材屈服強度為500MPa，長度2.4m，桿尾螺紋為M24，螺紋長度150mm，配高強度螺母。

錨固方式：樹脂端部錨固，采用一支低粘度錨固劑，規(guī)格為Z2360。鉆孔直徑為30mm，錨固長度為760mm。

托板：采用拱型高強度托盤，規(guī)格為150×150×10（8）mm，拱高不低于34mm，配調(diào)心球墊和減摩墊圈。

錨桿角度：錨桿垂直巷幫。

W鋼護板規(guī)格：厚度4mm，寬度280mm，長度450mm。

網(wǎng)片規(guī)格：采用4.5mm鋼筋焊接網(wǎng)護幫，網(wǎng)孔規(guī)格為60×60mm，網(wǎng)片規(guī)格為3300×1000mm。

錨桿布置：錨桿排距900mm，每排每幫4根錨桿，間距900mm。

錨桿預(yù)緊扭矩：不低于400N·m。

錨索形式和規(guī)格：錨索材料為21.8mm，119股高強度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，長度4.3m，鉆孔直徑為30mm，樹脂加長錨固，采用一支K2335和兩支Z2360樹脂藥卷錨固，錨固長度2000mm。

錨索布置：煤柱側(cè)幫采用每排2根布置，排距1800mm。錨索安裝在兩排錨桿中間。用300×300×16（14）mm拱形高強錨索托板，配調(diào)心球墊。

錨索張拉預(yù)緊力：200～250kN。

3 巷道表面位移監(jiān)測情況

巷道表面位移監(jiān)測采用十字布點法，監(jiān)測內(nèi)容主要包括頂?shù)装澹瑑蓭拖鄬σ平考绊敯逑鲁亮俊?/p>

隨著巷道的掘進，巷道內(nèi)累計布置5個測點，分別記為1#、2#、3#、4#、5#。1#測點布置在距巷口300m處，2#測點布置在距巷口350m處，3#測點布置在距巷口380m處，4#測點布置在距巷口410m處，5#測點布置在距巷口500m處。

觀測期間內(nèi)，1#測點兩幫移近量最大為45mm，2#測點兩幫移近量最大為30mm，3#測點兩幫移近量最大為100mm，4#測點兩幫移近量最大為0mm，5#測點兩幫移近量最大為0mm。5個測點頂?shù)装宥紱]有移近量。分析數(shù)據(jù)可知，兩幫發(fā)生變形的時間主要是在巷道開掘之后50m范圍內(nèi)，之后兩幫就處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)，兩幫的相對移近量不再增加。從兩幫和頂?shù)装遄冃蝸砜?，兩幫最大移近?00mm，巷道表面位移較小，但兩幫局部較破碎，成型較差，應(yīng)密切監(jiān)測。

掘進巷道時遇見斷層，通過表面位移觀測數(shù)據(jù)，整條巷道正常地段幫部表面位移在100mm左右，過斷層段表面位移量受斷層影響較為嚴(yán)重，兩幫回縮量在300mm左右，幫部回縮主要在沿掘進方向的右手幫側(cè)。

4 結(jié)語

第一，新型支護設(shè)計不再采用鋼筋托梁，簡化了施工工藝，優(yōu)選施工機具，提高了掘進速度，在成形不佳、礦壓顯現(xiàn)強烈的情況下，實現(xiàn)了較快的掘進速度，有效緩解了礦井采掘接續(xù)緊張的局面。

第二，從礦壓監(jiān)測結(jié)果來看，除斷層地段，巷道頂板離層和表面位移都較小，最大兩幫變形量為100mm，在斷層巷段最大也在300mm左右，錨桿錨索支護能較好地約束圍巖。同時錨桿錨索的預(yù)應(yīng)力水平設(shè)置也較為合理，錨桿錨索受力均有較大增加，但巷道圍巖變形很小。

第三，大部分巷道施工質(zhì)量較好，錨桿錨索角度、預(yù)緊力等指標(biāo)能較好地達到，但局部聯(lián)網(wǎng)未能做到孔孔相聯(lián)，錨索張拉機具初期未能達到技術(shù)要求。

參考文獻

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（責(zé)任編輯：蔣建華）