梁日軍

（山西宏宇誠鑄建設(shè)工程有限公司，山西 朔州 038300）

大斷面全煤巷道頂板圍巖疏松破碎，使得該類型巷道頂板非常容易出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，在采煤作業(yè)過程中若不能有效地控制頂板圍巖，頂板垮落幾率增加，造成安全事故，生產(chǎn)進(jìn)度也會受到極大影響。

1 概況

同煤大唐塔山煤礦位于山西省寧武縣內(nèi)，煤層埋深150～1000m。隨著開采深度的增加，條件越來越復(fù)雜。該礦主要有3號、6號兩個主力煤層，3號煤層的厚度2.2～4.68m，平均3.7m，煤層的結(jié)構(gòu)比較簡單，層位較穩(wěn)定；6號煤層位于太原組的下部，厚度8.55～17.68m，平均14.72m，層位及厚度穩(wěn)定。兩個煤層的強(qiáng)度都比較低，圍巖容易出現(xiàn)破碎現(xiàn)象。

2 原支護(hù)方案及效果分析

51001回風(fēng)槽出現(xiàn)了支護(hù)難度大的問題，結(jié)合實際情況分析了原支護(hù)方案的效果。

5101回風(fēng)槽矩形斷面，高度3.6m，寬度5.0m，錨桿布置方式為三花眼方式，頂板錨桿選擇的是無縱筋左旋螺紋鋼，直徑為22mm，間距及排距分別為900mm、1000mm。錨固力設(shè)計超過6t，頂板鋪設(shè)規(guī)格為2.0×1.0m的金屬網(wǎng)，支護(hù)如圖1所示。

圖1 原方案頂板支護(hù)方式以及兩幫支護(hù)剖面圖

原支護(hù)方案是通過工程類比法并結(jié)合相關(guān)的理論計算得出的，為了使支護(hù)方式更加經(jīng)濟(jì)高效，并且實現(xiàn)合理支護(hù)，對巷道的表面位移進(jìn)行了觀測，并對巷道的頂板進(jìn)行了離層檢測，針對巷道的錨桿進(jìn)行了受力監(jiān)測。通過對巷道表面的位移檢測可以發(fā)現(xiàn)，在巷道開挖過程中，巷道頂?shù)装灏l(fā)生的收斂量要比兩幫的大，巷道的兩幫比頂?shù)装宄霈F(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)早一些。而通過對巷道頂板離層、錨固力的分析，發(fā)現(xiàn)雖然該支護(hù)方式在一定程度上滿足了實際的支護(hù)要求，但由于頂板出現(xiàn)的離層比較大，需進(jìn)一步對其采用錨索支護(hù)，優(yōu)化支護(hù)形式，增加整體巷道的穩(wěn)定性。

3 支護(hù)方案的優(yōu)化及效果分析

3.1 方案分析

（1）頂板為Ⅲ類，綜合考慮后采用預(yù)應(yīng)力錨桿與預(yù)應(yīng)力錨索相結(jié)合的支護(hù)方式，采用相應(yīng)的護(hù)表結(jié)構(gòu)。

（2）巷道的兩幫也屬于Ⅲ類，結(jié)合實際的情況，采用預(yù)應(yīng)力錨桿與護(hù)表構(gòu)件相結(jié)合的支護(hù)方式，另外，在支護(hù)過程中要保證頂角處的錨桿或者錨索與豎直方向保持15～30o的夾角。

（3）為了保證巷道整體的支護(hù)效果，將頂板的錨索托盤的構(gòu)件選擇為1m長的槽鋼。

3.2 支護(hù)方案優(yōu)化

在原支護(hù)方式的基礎(chǔ)上，將頂板的支護(hù)方式更改為二二支護(hù)，排距設(shè)置為1.5m，并將兩排支護(hù)分別設(shè)置在鋼帶之間以及與鋼帶兩端垂直距離為1.5m處，同時要保證支護(hù)與豎直方向呈30o夾角，支護(hù)交替設(shè)置。優(yōu)化后每排的錨桿要比原來多一根，優(yōu)化后期支護(hù)圖如圖2所示。

3.3 支護(hù)優(yōu)化效果分析

優(yōu)化支護(hù)方式實施后，巷道兩幫實際位移量縮小了16.2%，塑性形變減少了2.15%，在優(yōu)化方案中由于兩幫支護(hù)采取的是玻璃錨桿以及高聚酯的纖維網(wǎng)，拆卸更加方便，這對割煤的效率也有極大的提升作用。

圖2 優(yōu)化后頂板支護(hù)以及兩幫支護(hù)剖面圖

4 結(jié)束語

針對同煤大唐塔山煤礦礦井的5101回風(fēng)槽大斷面支護(hù)方式進(jìn)行綜合分析，對原支護(hù)方式進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，提升了實際支護(hù)效果，對大斷面全煤巷道快速掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的發(fā)展有重要的意義。