蘇 波

（山西晉城煤業(yè)集團(tuán)趙莊煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 長治 046000）

1 概況

趙莊礦3308 底抽巷設(shè)計長度為1 218.136 m，巷道采用拱形斷面，掘進(jìn)寬度為4.7 m，掘進(jìn)高度為3.3 m（墻高2.3 m，拱高1.0 m），掘進(jìn)斷面為13.77 m2，凈寬4.5 m，凈高3.2 m，凈斷面積為12.98 m2?；卷敒樯百|(zhì)泥巖，厚度3.50 m，單軸抗壓強(qiáng)度31.8 MPa，單軸抗拉強(qiáng)度1.06 MPa，普氏系數(shù)f=3.2；直接頂為K7 細(xì)～中粒砂巖，厚度2.1 m；基本底為砂質(zhì)泥巖，厚度12.75 m。

該底抽巷最初的巷道支護(hù)采用了高預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)和預(yù)留煤柱的方案，但在實際應(yīng)用中存在著支護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、支護(hù)效率低、穩(wěn)定性差的難題，而且在綜采作業(yè)過程中巷道極易出現(xiàn)變形，需要人工頻繁地調(diào)整支護(hù)體結(jié)構(gòu)，提高支護(hù)穩(wěn)定性，給綜采作業(yè)安全和綜采效率帶來了極大的負(fù)面影響。因此趙莊礦成立了專門的技改小組，結(jié)合3308 底抽巷實際情況，對巷道圍巖變形的原因進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上提出了以錨網(wǎng)梁聯(lián)合支護(hù)、錨索加強(qiáng)支護(hù)為核心的巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)。根據(jù)在3308 底抽巷的實際應(yīng)用表明該支護(hù)方案具有結(jié)構(gòu)簡單、支護(hù)效率高、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，極大地提升了3308 底抽巷的工作穩(wěn)定性和可靠性。

2 底抽巷變形原因分析

3308 底抽巷支護(hù)體支護(hù)穩(wěn)定后，巷道圍巖會逐漸趨于穩(wěn)定。隨著綜采作業(yè)的進(jìn)行，3308 底抽巷的支護(hù)穩(wěn)定性逐漸被破壞，圍巖內(nèi)部的應(yīng)力逐漸釋放，導(dǎo)致圍巖的表面發(fā)生塑性破壞，隨著應(yīng)力的釋放塑性變形區(qū)域逐漸擴(kuò)大并產(chǎn)生擠壓，在圍巖表面形成了大量的裂縫，圍巖沿著裂紋逐漸擴(kuò)展形成了破碎區(qū)域。

隨著綜采作業(yè)的進(jìn)行，破碎區(qū)域逐漸擴(kuò)大，增加了3308 底抽巷的表面位移，進(jìn)而導(dǎo)致了巷道圍巖變形受損。因此如何確保底抽巷在綜采擾動作用下的穩(wěn)定性，防止裂紋產(chǎn)生和應(yīng)力的釋放，是維護(hù)巷道圍巖穩(wěn)定性的核心因素。對底抽巷巷道的支護(hù)，主要分為巷道頂板完整部分時的支護(hù)和在頂板破碎情況下的支護(hù)。在應(yīng)力作用下，巷道圍巖變形結(jié)構(gòu)如圖1 所示[1]，圖中P0表示綜采擾動下的壓強(qiáng)。

圖1 綜采擾動下3308 底抽巷巷道圍巖變形結(jié)構(gòu)示意圖

3 底抽巷巷道的支護(hù)方案

（1）底抽巷頂板完整時，對巷道的支護(hù)要求相對較低，主要是防止在礦壓波動情況下圍巖的破碎，支護(hù)方式主要以錨索加強(qiáng)支護(hù)[2]為主。支護(hù)錨桿采用MSGLW-500/22-2400，錨桿桿體為22#左旋無縱筋螺紋鋼筋，長度2.4 m，桿尾螺紋為M24。錨桿布置時排距設(shè)置為1200 mm，間距設(shè)置為1200 mm，距幫202 mm，每排5 根錨桿。錨索的規(guī)格選用SKP22-1/1720-5400 mm、1×19 股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，直徑為22 mm，長度5.4 m，加長錨固。錨索設(shè)置時采用排距為2400 mm，每排2 根錨索，間距為1884 mm，距幫1645 mm。

錨網(wǎng)采用10#鐵絲編織的金屬菱形網(wǎng)，網(wǎng)片位于頂板與鋼筋托梁之間，金屬網(wǎng)網(wǎng)格為70×70 mm，網(wǎng)片規(guī)格為1.35×5.5 m，網(wǎng)片之間采用搭接方式連接，搭接長度100 mm，采用雙股16#鍍鋅鉛絲捆扎，每隔100 mm 捆扎一道，擰結(jié)不少于3 圈，保證金屬菱形網(wǎng)緊貼巖壁。

錨固時錨索采用3 支錨固劑，錨固長度不小于2000 mm，預(yù)緊力不小于300 kN，錨索外露長度370 mm。錨索外露部分采用10#鐵絲以“H”型方式捆綁在頂網(wǎng)上，與錨索交叉處鐵絲擰結(jié)不小于3圈，鐵絲與網(wǎng)片捆綁不小于3 圈。3308 底抽巷頂板完整情況下的支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

（2）在底抽巷頂板破碎時，對支護(hù)的要求較高。為防止碎石的垮落及圍巖裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)大，根據(jù)長期的探索，在3308 底抽巷內(nèi)頂板出現(xiàn)破碎時采用錨網(wǎng)梁聯(lián)合支護(hù)[3]方案。支護(hù)時，錨索選用SKP22-1/1720-5400 mm、1×19 股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，直徑為22 mm，長度5.4 m，加長錨固，尾部采用配套的高強(qiáng)度鎖具。托盤為配套的碟形托盤，規(guī)格為300×300×16 mm。錨索布置時，排距設(shè)置為1000 mm，間距設(shè)置為1050 mm，距幫設(shè)置為250 mm，每排設(shè)置5 根。

圖2 頂板完整時的支護(hù)方案

鋼筋托梁規(guī)格選擇T4300×80/14-100×80，采用直徑為14 mm 的鋼筋焊接而成，寬度為80 mm，長度為4.3 m。在安裝錨桿位置各焊接有兩段縱筋，縱筋間距100 mm，以便安裝錨桿。防護(hù)網(wǎng)的網(wǎng)片采用10#鐵絲編織的金屬菱形網(wǎng)護(hù)頂，網(wǎng)孔規(guī)格為70×70 mm，網(wǎng)片規(guī)格為1.35×5.0 m，網(wǎng)片之間采用搭接方式連接，搭接長度100 mm，采用雙股16#鍍鋅鉛絲捆扎，每隔100 mm 捆扎一道，擰結(jié)不少于3 圈，確保在承受沖擊情況下錨網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。

錨網(wǎng)梁聯(lián)合支護(hù)時，采用樹脂加長錨固。錨索采用3 支錨固劑錨固，先放1 支規(guī)格為MSK2335的錨固劑，再放2 支規(guī)格為MSZ2360 的錨固劑。鉆孔直徑30 mm，錨固長度不小于1970 mm，預(yù)緊力不小于250 kN，外露長度為150～250 mm（鎖具外）。錨索外露部分采用10#鐵絲以“L”型方式捆綁（一側(cè)指向北，一側(cè)指向東）在頂網(wǎng)上，與錨索交叉處鐵絲擰結(jié)不小于2 圈，鐵絲與網(wǎng)片捆綁不小于3 圈。3308 底抽巷頂板破碎情況下的支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 頂板破碎情況下的支護(hù)方案

4 底抽巷支護(hù)穩(wěn)定性分析

采用新的支護(hù)體系后，采用布點(diǎn)監(jiān)測[4]的方式對各點(diǎn)的變形情況進(jìn)行監(jiān)控，結(jié)果如圖4 所示。

圖4 巷道內(nèi)頂板和兩幫相對移近量

由圖4 可知，采用新的支護(hù)體系后，3308 底抽巷最初的位移量為40 mm，隨著綜采作業(yè)的進(jìn)行，位移量逐漸增加，經(jīng)過21 d 的綜采后，位移量達(dá)到了約160 mm 的最大值，然后逐漸趨于穩(wěn)定。巷道的變形量遠(yuǎn)小于未支護(hù)前的470 mm 的變形量，完全滿足煤礦井下安全穩(wěn)定的支護(hù)作業(yè)需求，而且采用新的支護(hù)結(jié)構(gòu)后，支護(hù)效率比優(yōu)化前提高了約27.2%。

5 結(jié)論

為了解決趙莊礦3308 底抽巷巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、支護(hù)效率低、穩(wěn)定性差、巷道易變形的難題，在對巷道圍巖變形原因進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上提出了一種新的巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)，以錨網(wǎng)梁聯(lián)合支護(hù)、錨索加強(qiáng)支護(hù)為核心。根據(jù)實際應(yīng)用表明，該支護(hù)方案將巷道的變形量降低了65.9%，將支護(hù)作業(yè)效率提升了27.2%，實現(xiàn)了巷道的高效、穩(wěn)定支護(hù)。目前該技術(shù)方案已在趙莊礦得到了廣泛的應(yīng)用。