經(jīng)驗介紹：錨網(wǎng)支護技術(shù)在整舍煤礦刷大擴巷中的應(yīng)用實踐
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目前，錨桿支護已成為煤礦巷道首選主要支護方式，因此，為使兼并重組礦井達到整合后的生產(chǎn)能力，同時提高掘巷速度和降低生產(chǎn)成本，認為刷大巷道進行錨網(wǎng)支護替代架棚是一項切實可行的關(guān)鍵措施。
1 工程背景
以山西晉煤集團高都礦為例，根據(jù)山西省煤礦企業(yè)兼并重組整合工作文件，高都礦由A、B和C3座煤礦兼并重組整合而成，如圖l所示。3座煤礦對3 8煤層的開采已完畢，并進行了閉坑，9 8煤層零星可采，不具備規(guī)模開采條件，目前都在開采15 8煤層。兼并重組整合后的高都煤礦采用斜立井混合開拓方式，高檔普采采煤工藝，充分利用已有工程，即以A煤礦已有的井筒和工業(yè)場地為基礎(chǔ)，刷大A、B、C三礦原有巷道作為盤區(qū)巷道。
2工作面概況
2.1 生產(chǎn)地質(zhì)條件
整合各礦主采15 8煤層，該煤層厚1. 94～3. 15 m，平均厚2.46 m，煤層結(jié)構(gòu)簡單一復(fù)雜，含O～4層矸石，矸石多分布于中部，矸石厚0. 01～0. 41 m。煤層直接頂板為灰?guī)r，厚度約9.14 m，深灰色，致密堅硬，全區(qū)穩(wěn)定，單向抗壓強度53. 6～212.9 MPa，平均101.6 MPa；單向抗拉強度2.2～6.1 MPa，平均為4.0 MPa，抗剪強度5. 7～16.O MPa，平均13.2 MPa，屬堅硬型頂板�；�?guī)r下局部有薄層炭質(zhì)泥巖，厚0～0. 30 n1，一般厚0. 20 m；底板為泥巖，厚約1.lO m。
井田地質(zhì)構(gòu)造主要以褶曲為主，未發(fā)現(xiàn)斷層、陷落柱構(gòu)造，總體屬簡單類型，褶曲主要有4條，褶曲寬緩，其產(chǎn)生的水平應(yīng)力對巷道施工影響較小。
2.2原工作面巷道概況
整合前，盤區(qū)巷道各屬A、B、C3座小煤窯，盤區(qū)巷道采用梯形斷面，斷面高2600 mm，上寬2600 mm，下寬3000 mm，采用木點柱進行支護，即在巷道正中打設(shè)一排木點柱，對于圍巖破碎區(qū)域采用木垛或架棚進行補強支護。整合后，A、B、C3座小煤窯進行整合改名為高都煤礦，而原來各礦盤區(qū)大巷由于斷面較小，幫部變形大，無法滿足高都煤礦生產(chǎn)、運輸及通風(fēng)的要求。高都煤礦為了提高生產(chǎn)能力，對原來各屬3座煤礦的生產(chǎn)系統(tǒng)進行了改造，根據(jù)運輸和通風(fēng)的要求，新設(shè)計斷面為矩形，寬度不小于5000 mm，高度不低于2600 mm，對各屬3個小煤窯的盤區(qū)大巷進行擴幫處理，并重新進行支護。
2.3巷道設(shè)計改造方案
根據(jù)原盤區(qū)巷道地質(zhì)條件可知，3個小煤窯的盤區(qū)巷道均沿15 8煤層頂板掘進，15 8煤層頂板為石灰?guī)r，強度高、完整性好，適合采用錨網(wǎng)索支護技術(shù)。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件和工程類比方法，初步制定了兩個原盤區(qū)巷道改造方案。
第一方案盤區(qū)巷道擴幫后，及時采用全錨桿支護，撤出木點柱，幫錨桿間距1600 mm，排距1500 mm，頂錨桿間排距均為1500 mm。
第二方案盤區(qū)巷道擴幫后，及時采用錨桿和錨索聯(lián)合支護，撤出木點柱，幫錨桿和頂錨桿間排距與第一方案相同，但頂板正中間增加打設(shè)1根錨索，錨索排距6000 mm。
為了對比兩種改造方案的優(yōu)劣，采用數(shù)值模擬的方法對兩種方案進行分析。
3數(shù)值計算
利用數(shù)值計算軟件FI。AC對巷道刷大之后的兩種支護參數(shù)進行模擬，按照高都煤礦實際工程地質(zhì)狀況建立模型，模型共劃分139200個單元，147559個節(jié)點。三維模型的邊界條件為四周采用鉸支，底部采用固支，上部為自由邊界。支護材料參數(shù)從礦方常用的材料中選取。
對巷道表面頂板、底板、左幫和右?guī)椭胁奎c的位移進行了監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果見圖2。
從監(jiān)測結(jié)果可以看出，不同支護方式下巷道兩幫的變形隨工作面的推進及時間的變化趨勢相同。巷道頂板和底板的變形隨工作面的推進和時間變化有所區(qū)別，巷道底板由于沒有錨桿或錨索等支護結(jié)構(gòu)，其在開始階段變形很快，隨后逐漸趨于穩(wěn)定，巷道頂板由于施工了錨桿錨索等支護結(jié)構(gòu)，其在初期的變形受到了很大的抑制作用，因此其隨著掘進工作面的推進和時間的增加變形較為緩慢并逐漸趨于穩(wěn)定。另外，從頂板下沉曲線數(shù)值來看，第二種支護方案巷道頂板下沉量較第一種支護方案巷道頂板下沉量明顯減小。
4支護方案
根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果進行多方案比較后，確定高都煤礦盤區(qū)運輸大巷采用第二種支護方案進行施工，原各屬于小煤窯的盤區(qū)大巷斷面小，支護質(zhì)量差，不能保證高都礦生產(chǎn)運輸?shù)囊�，改造后的盤區(qū)運輸大巷斷面尺寸為5000 mm×2600 mm，主要為整個開采水平的通風(fēng)和煤炭運輸提供服務(wù)。
(l)頂板支護。頂板采用屈服強度為400 MPa的左旋無縱筋螺紋鋼筋錨桿，錨桿規(guī)格020 mm×2400 mm，錨固采用MS22360和MSK2335的樹脂錨固劑各1支，錨桿間排距1.5 m×1.5 m，預(yù)緊扭矩300 Nm，錨桿配合拱型高強度托板使用，托板尺寸為150 mm×150 mm×10 mm，鋼材型號Q235，托板拱高不低于36 mm，每排錨桿之間采用兩根014 mm的鋼筋梯梁進行聯(lián)接；經(jīng)緯網(wǎng)由10‘鐵絲編制而成，網(wǎng)孔規(guī)格為50 mm×50 mm，規(guī)格為5.2 m×1.6 m。另外，還采用規(guī)格ol5. 24 mmX5300 mm錨索，配合高強度鎖具和拱形可調(diào)心托板，托板尺寸為300 mm×300 mm×16 mm，承載能力與錨索性能相匹配，采用2支MS22360、1支MSK2335的樹脂加長錨固劑，每隔4排錨桿在巷道正中間打設(shè)1根錨索，排距6000 mm，錨索預(yù)緊力150 kN。
(2)巷幫支護。巷幫錨桿型號與錨固方式與頂板相同，間排距1.6 m×1.5 m，預(yù)緊扭矩300Nm，每排錨桿之間采用兩根+14 mm的鋼筋梯梁進行聯(lián)接，用2.6 m×1.6 m的經(jīng)緯網(wǎng)護幫。
5巷道位移監(jiān)測
在距盤區(qū)運輸大巷起始段100 m和200 m處采用十字布點法布置了1號測站和2號測站，兩個測站主要監(jiān)測巷道頂板移近量、兩幫移近量、左幫移近量、頂板淺部離層值、深部離層值和總離層值，監(jiān)測結(jié)果如圖3所示。
由圖3 (a)可知，1#測站巷道兩幫最大移近量為28 mm，為初始巷道寬度的0.56%，巷道頂?shù)装遄畲笠平繛?0 mm，為巷道初始高度的0.38%；2 8測站巷道兩幫最大移近量為29 mm，為初始巷道寬度的0. 57%，巷道頂?shù)装遄畲笠平繛? mm，為巷道初始高度的0.2%�？傮w來看，巷道變形量均不大，在控制范圍之內(nèi)。
由圖3 (b)可知，1 8測點處巷道淡部離層為3 mm，深部離層為5 mm，總離層值為8 mm;2 4測點處巷道淺部離層為4 mm，深部離層為3 mm，總離層值為7 mm;頂板離層不大，巷道圍巖保持了很好的完整性。
6 結(jié)論
井下工業(yè)試驗表明，高預(yù)應(yīng)力錨桿錨索聯(lián)合支護有效控制了整合礦井刷大巷道圍巖的變形，提高了圍巖的完整性和穩(wěn)定性。高預(yù)應(yīng)力錨桿錨索支護系統(tǒng)是適合此類巷道的一種安全、有效和經(jīng)濟的支護方式。
7摘 要
以山西晉煤集團整合礦高都煤礦為工程背景，為使礦井盡快運營投產(chǎn)并降低基建投資，在原有木棚支護的舊巷基礎(chǔ)上刷大巷道的斷面，并采用錨網(wǎng)支護，取得較好支護效果。
