厚煤層大斷面下層巷道支護技術優(yōu)化與試驗

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1、厚煤層大斷面下層巷道支護技術優(yōu)化與試驗張建宇陽泉煤業(yè)（集團）有限責任公司一礦摘要：隨著綜采設備及相應掘進巷道斷面增大，為提高大斷面煤巷的支護技術及掘進效率，通過在81304進風巷進行了全錨索頂板和高強度兩幫優(yōu)化支護設計及試驗，實現(xiàn)了頂幫支護的安全可靠，成本降低，掘進效率提高了10%，實現(xiàn)了安全高效掘進。關鍵詞：厚煤層;大斷而煤巷;支護設計;全錨索;作者簡介：張建宇（1987-），男，助理工程師，畢業(yè)于遼寧工程技術大學，主要從事生產(chǎn)技術管理工作。收稿日期：2017-06-22Received：2017-06-221巷道概況81304工作面進風巷位于陽泉煤業(yè)（集團）有限責任公

2、司一礦（以下簡稱一礦）十三釆區(qū)丙翼南部、十三釆區(qū)丙部邊界線以東、十三釆區(qū)丙回風巷以丙、81306工作面（未掘）以南、81302工作面（已回采）以北。工作面布置如圖1所示。82103工作面圖i工作面布置下載原圖81304進風巷用作81304工作面專用進風、運煤、進料等，布置在15煤層中，是沿15煤底板掘進的留頂煤巷道;巷道設計長度1790m,巷道預計服務年限3a;巷道坡度最小2°,最大11°,平均4°。巷道頂板、兩幫為煤體，臨近無采掘等動壓影響，為實體煤巷道。巷道直接頂為黑色泥巖，平均厚度1.42m，致密、塊狀、質脆;棊本頂為石灰?guī)r、泥巖互層交錯分布，總厚度平均約11.5m

3、，其屮泥巖致密、塊狀，呈黑色，普氏硬度系數(shù)3.CT4.0，石灰?guī)r致密、堅硬，裂隙充斥方解石，灰黑色，普氏硬度系數(shù)8.CT12.0;直接底為黑色泥巖，致密，含植物化石及黃鐵礦，平均厚度3.7m;基木底為灰色細砂巖，成分以石英為主，含植物化石;平均厚度6.9m。具體巖層分布情況如表1所示。表1巷道頂?shù)装迩闆r不載原表頂?shù)装迕Q普氏硬度平J8.0?12.03.0?4.0頂基本頂(K2)8.0?12.0板3.0?4.08.0?12.0直接頂3.0?4.0底板直接底基本底3.0?4.06.0?7.02原支護情況分析2.1原支護參數(shù)頂板采用“主錨索+補強錨索+金屬網(wǎng)+鋼帶”聯(lián)合支護，排

4、距800mm。鋼帶使用“BHB-883-220-4-5600mm”的7眼波紋鋼帶，每排布置4根主錨索和3根補強錨索。補強錨索第1排布罝在鋼帶從左往右的第2、4、6眼內(nèi)，第2排布罝在鋼帶從左往右的第1、3、5眼內(nèi)，依次交替進行。主錨索使用規(guī)格為覬17.8mmX5200mm的鋼絞線，補強錨索使用規(guī)格為覬17.8mmX7200mm的鋼絞線(斜切頭)。兩幫采用“錨桿+金屬網(wǎng)”聯(lián)合支護的方式。每排每幫布置4根錨桿，錨桿使用規(guī)格為覬20隱X2000隱的圓鋼錨桿，托板使用規(guī)格為350隱X120raraX40ram的花式托板;錨桿間距從頂板至底板分別為400、800、800、800、80

5、0mmo2.2支護現(xiàn)狀及分析陽煤一礦大斷面煤巷支護采用錨網(wǎng)支護技術，頂板為錨索支護，兩幫采用錨桿支護。錨索釆用高強度低松弛預應力鋼絞線，常用直徑為17.8mm和21.6mm;幫錨桿為麻花圓鋼錨桿，直徑為20mm，鋼號235號;錨索預緊力一?般為100~200kN,排距0.8?0.9m;錨桿間排距在0.8~0.9m范圍，錨桿預緊力矩為120?150Nm。在上述支護方式和支護標準下，巷道支護效果并不理想，存在不同程度的巷道變形;部分巷道礦壓顯現(xiàn)劇烈，表現(xiàn)為錨桿錨索破斷，頂板下沉及局部塌頂[1-2];兩幫位移量較大,巷道需要二次維護才能滿足使用要求。為適應現(xiàn)代化高產(chǎn)高效綜采設備

6、的使用，巷道的斷面增加顯著，大斷面煤巷的支護成為巷道掘進水平和安全的關鍵因素m。考慮相同巷道的支護情況，如81302工作面的巷道變形嚴重，在回采期間出現(xiàn)冒頂和片幫垮落現(xiàn)象，巷道變形嚴重，無法滿足正常生產(chǎn)要求。礦上投入了大量的人力和物力進行巷道返修，巷道支護和維護成木居高不下，礦方迫切需要對現(xiàn)有錨桿支護體系進行科學系統(tǒng)地優(yōu)化，提高巷道圍巖控制水平。3巷道支護設計方法3.1支護設計原則（1）一次支護原則。錨桿支護應盡量一次支護就能有效控制圍巖變形，避免二次或多次支護。（2）高預應力和預應力擴散原則。預應力是錨桿支護中的關鍵因素，是區(qū)別錨桿支護是被動支護還是主動支護的參數(shù)。只冇

7、高預應力的錨桿支護才是真正的主動支護，才能充分發(fā)揮錨桿支護的作用Ill。（3）“三高一低”原則。即高強度、高剛度、高可靠性與低支護密度原則。（4）臨界支護強度與剛度原則。錨桿支護系統(tǒng)存在臨界支護強度與剛度，如果支護強度與剛度低于臨界值，巷道將長期處于不穩(wěn)定狀態(tài)，圍巖變形與破壞得不到有效控制m。（5）相互匹配原則。錨桿各構件，包括托板、螺母、鋼帶等的參數(shù)與力學性能應相互匹配。（6）可操作性原則。提供的錨桿支護設計應具有可操作性，有利于井下施工管理和掘進速度的提高。（7）經(jīng)濟合理性原則。在保證巷道支護效果和安全程度、技術上可行、施