孫圣明,辛龍泉,王 偉
(兗州煤業(yè)股份有限公司楊村煤礦,山東 濟(jì)寧 272118)
通過研究掘進(jìn)巷道支護(hù)優(yōu)化技術(shù),對(duì)沿空、實(shí)體巷道不同區(qū)段、分類對(duì)特殊地點(diǎn)進(jìn)行了加強(qiáng)支護(hù),達(dá)到掘進(jìn)、回采期間鼓底量和鼓幫量均控制在0.3 m 以內(nèi)的目的,達(dá)到了回采期間無需擴(kuò)幫、臥底的理想效果,確保了安全高效回采,提高了企業(yè)效益[1]。
331 工作面西北臨T301 工作面,東南臨301、303、305、307 工作面采空區(qū),北臨礦井邊界保護(hù)煤柱(與楊莊煤礦),南臨313下工作面采空區(qū)。
直接頂板為深灰色,含粘土質(zhì),局部夾條紋、間夾植物化石片,具不清晰的單斜層理。直接底灰黑色,含粘土質(zhì),團(tuán)塊狀構(gòu)造,富含植物根部化石。直接頂板屬于中等穩(wěn)定的2 類Ⅱ級(jí)頂板。工作面煤層頂、底板巖性見表1。
巷道類型為沿空
2.1.1 基礎(chǔ)支護(hù)
1)采用錨、網(wǎng)、梯、鋼帶、錨索支護(hù)。錨桿:頂板選用MSGLW-500 22/2200 左旋無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿;幫部選用MSGLD-500 20/2200 左旋等強(qiáng)螺紋鋼式樹脂錨桿,托盤采用120 mm×120 mm×10 mm 正方形碗狀鋼板托盤。
表1 工作面煤層頂、底板巖性表
2)金屬網(wǎng):選用菱形金屬網(wǎng),型號(hào)為L(zhǎng)W 50/4-SZ。
3) 兩幫使用170 mm 寬皮帶梯或不小于φ12 mm 鋼筋梯。
4)鋼帶:頂板采用T 型鋼帶。
5)幫部錨桿間距為900 mm,排距為950 mm。頂板錨桿間距為800 mm,排距為950 mm。
6)錨索:選用 SKP18-1/1860×7 000 mm 鋼絞線錨索(錨索施工在鋼帶之間),錨索托盤采用不小于250 mm×250 mm×20 mm。煤>15 m 時(shí),在巷中施工1 排錨索,間距 2 850 mm;煤柱≤15 m 時(shí),錨索按“三花”布置(1 根施工在巷中,另2 根施工在頂板兩端,間距3 400 mm),排距為2 850 mm,見圖1。
圖1 煤柱≤15m 時(shí)錨索“三花”布置圖
2.1.2 支護(hù)優(yōu)化方案
1)沿空煤柱≤5 m、應(yīng)力集中區(qū)、壓力顯現(xiàn)區(qū)段:①幫部使用170 mm 寬皮帶梯加不小于φ12 mm 鋼筋梯支護(hù)。②巷道兩幫錨桿使用MSGLD-500 20/2200 左旋等強(qiáng)螺紋鋼式樹脂錨桿,每孔使用MSCKb2350 型、MSCKb2370 型錨固劑各 1 卷。
2)斷層面及前后各10 m 范圍,老巷貫通點(diǎn)、巷道交岔點(diǎn)及前后各20 m 范圍:①幫部使用170 mm寬皮帶梯加不小于φ12 mm 鋼筋梯(皮帶梯貼巷幫,外加鋼筋梯);②巷道兩幫使用MSGLD-500 20/2200 左旋等強(qiáng)螺紋鋼式樹脂錨桿,每孔使用MSCKb2350 型、MSCKb2370 型錨固劑各 1 卷。錨桿采用150 mm×150 mm×10 mm 托盤;③頂板、幫部錨桿間排距分別縮小為0.8 m×0.9 m 、0.9 m×0.9 m。頂板錨索排距縮小為1.8m,并根據(jù)頂板破碎情況增加頂板縱向鋼帶;④斷層面及前后各5 m 全斷面噴漿支護(hù)。老巷貫通點(diǎn)、巷道交岔點(diǎn)及前后各5m范圍沿空側(cè)頂板一半及沿空側(cè)巷幫噴漿支護(hù);⑤以上措施無法滿足現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)需求時(shí),增加11 號(hào)錨索梁支護(hù),梁距1.6 m。
巷道類型為實(shí)體。
2.2.1 基礎(chǔ)支護(hù)
1)采用錨、網(wǎng)、梯、鋼帶、錨索支護(hù)。錨桿:頂板選用MSGLW-500 22/2200 左旋無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿;幫部選用MSGLD-500 20/1800 左旋等強(qiáng)螺紋鋼式樹脂錨桿,托盤采用120 mm×120 mm×10 mm 正方形碗狀鋼板托盤。
2)金屬網(wǎng):選用菱形金屬網(wǎng),型號(hào)為L(zhǎng)W 50/4-SZ。
3)兩幫使用170mm 皮帶梯或φ10 鋼筋梯支護(hù)。
4)鋼帶:頂板采用T 型鋼帶。
5)幫部錨桿間距為800 mm,排距為950 mm。頂板錨桿間距為800 mm,排距為950 mm。
6)錨索:選用 SKP18-1/1860×7 000 mm 鋼絞線錨索,錨索間距為2 850 mm。
2.2.2 支護(hù)優(yōu)化方案
1)應(yīng)力集中區(qū)、壓力顯現(xiàn)區(qū)段。幫部增加170 mm 寬皮帶梯加φ10 mm 鋼筋梯支護(hù)(皮帶梯貼巷幫,外敷鋼筋梯)。331 上巷與切眼三岔口處增加錨索梁支護(hù),梁距1.9 m。
2)斷層面及前后各5 m 范圍,老巷貫通點(diǎn)、巷道交岔點(diǎn)前后各5 m 范圍。
3)幫部增加170 mm 寬皮帶梯加φ10 mm 鋼筋梯(皮帶梯貼巷幫,外加鋼筋梯)。
4)頂板、幫部錨桿間排距分別縮小為0.8 m×0.9 m 、0.8 m×0.9 m。頂板錨索排距縮小為1.8 m。
5) 巷道兩幫錨桿使用MSGLD-500 20/2200 左旋等強(qiáng)螺紋鋼式樹脂錨桿。
圖2 皮帶梯加工規(guī)范示意圖
施工單位在巷道加強(qiáng)支護(hù)處(距離底板1.5 m),懸掛巷道支護(hù)說明牌板,明確責(zé)任人,加強(qiáng)責(zé)任追溯。
研究巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律、上覆巖層運(yùn)動(dòng)的范圍及相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù),減少工作面回采期間巷道鼓幫、臥底量,進(jìn)一步優(yōu)化支護(hù)參數(shù)確保頂板安全和支護(hù)可靠。
1)實(shí)測(cè)巷道兩幫、頂?shù)装逑鄬?duì)移近量、底鼓量。
2)錨桿、錨索測(cè)力計(jì)觀測(cè)值。
3)采用頂板離層儀觀測(cè)錨桿錨固區(qū)層位和錨固區(qū)以上巖層的離層情況,根據(jù)頂板巖層狀況變化信息,對(duì)巷道穩(wěn)定狀況作出判斷,出現(xiàn)異常及時(shí)采取措施。
4)巷道兩幫煤壁的變形、破壞、片幫等宏觀礦壓顯現(xiàn)。
1)順槽收斂觀測(cè)。順槽收斂觀測(cè)采用“十字”布點(diǎn)法進(jìn)行觀測(cè),見圖4。在兩幫使用幫部錨桿鉆機(jī)打眼,深度0.6 m,安裝木錨桿制定測(cè)樁;頂板使用S鉤固定在頂板錨網(wǎng)支護(hù)上制定測(cè)樁,在底板制定測(cè)樁并加防護(hù)裝置,確保不被損壞。測(cè)樁制定好后刷紅漆標(biāo)識(shí)。用測(cè)槍或測(cè)尺等工具量測(cè)數(shù)據(jù)AD 及BC間的數(shù)據(jù)并填入礦壓、圍巖觀測(cè)表。
圖3 順槽收斂“十字”布點(diǎn)示意圖
表2 順槽收斂觀測(cè)記錄表
2)頂板離層觀測(cè)。通過安裝頂板離層儀進(jìn)行觀測(cè)頂板離層情況。在掘進(jìn)到相應(yīng)位置時(shí)安裝,按照規(guī)程規(guī)定進(jìn)行安裝、觀測(cè)。
3)錨桿、錨索工作阻力觀測(cè)。通過在錨桿、錨索外端安裝的測(cè)力計(jì)來測(cè)取工作阻力。測(cè)力計(jì)每組測(cè)點(diǎn)安裝1 組,31 運(yùn)順錨索測(cè)力計(jì)安裝1 個(gè),錨桿測(cè)力計(jì)安裝2 個(gè),兩幫各1 個(gè);331 軌順錨索測(cè)力計(jì)安裝2 個(gè),錨桿測(cè)力計(jì)安裝2 個(gè),兩幫各1 個(gè)。安裝測(cè)力計(jì)的錨桿、錨索按規(guī)定要求達(dá)到預(yù)緊力,定期觀測(cè)數(shù)據(jù),并將所得的數(shù)據(jù)填入礦壓觀測(cè)表。見表3。
表3 宏觀礦壓觀測(cè)記錄表
1)通過巷道收斂觀測(cè)及錨桿、錨索測(cè)力計(jì)觀測(cè),確定巷道變形的變化規(guī)律,評(píng)價(jià)錨桿、錨索支護(hù)效果,巷道穩(wěn)定性。
2)通過對(duì)頂板離層儀觀測(cè)數(shù)值的分析,評(píng)價(jià)頂板穩(wěn)定情況,優(yōu)化支護(hù)方案。
通過樹立為回采服務(wù)意識(shí),掘進(jìn)期間針對(duì)沿空、實(shí)體巷道開展支護(hù)優(yōu)化,規(guī)劃、實(shí)施了1 條沿空(331 軌順)、1 條實(shí)體(331 運(yùn)順)試驗(yàn)巷道 850 m。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)具體情況,采取針對(duì)性加強(qiáng)支護(hù)措施。由于支護(hù)一次到位,沒有發(fā)生錨桿(錨索)崩斷的情況,杜絕了后期進(jìn)行巷道修復(fù)或二次支護(hù),間接提高了掘進(jìn)效率。
試驗(yàn)優(yōu)化過程中充分利用礦壓數(shù)據(jù)不斷優(yōu)化、完善、校正了優(yōu)化方案,充分遵循從事實(shí)踐中來到實(shí)踐中去的思維,通過回采期間礦壓觀測(cè)分析,能夠滿足安全生產(chǎn)需要,回采期間鼓底、鼓幫量在0.3 m 以內(nèi),無需額外進(jìn)行巷道維護(hù),保證了回采進(jìn)度。
331 支護(hù)優(yōu)化技術(shù)實(shí)踐可為今后類似工作面優(yōu)化支護(hù)提供技術(shù)借鑒[2],為新集一礦的深部開采支護(hù)提供了可靠保證。