軟厚煤層復(fù)合頂板的錨網(wǎng)支護(hù)設(shè)計(jì)與施工

2.2 支護(hù)原則及對(duì)策

（1）頂板巖石與兩幫煤體作為一個(gè)整體來考慮，二者相互聯(lián)系，唇齒相依，其一處支護(hù)破壞，則造成巷道整體支護(hù)的破壞；

（2）減少巷道圍巖圈松動(dòng)數(shù)值，能否將松動(dòng)圈控制在直接頂范圍之內(nèi)，即盡量減少或消除老頂下沉位移壓力對(duì)支護(hù)的影響，使直接頂梁僅僅承受自身的重力是錨桿支護(hù)能否成功的關(guān)鍵。

（3）根據(jù)圍巖松動(dòng)圈理論，巷道掘進(jìn)后的松動(dòng)圈的碎漲變形是圍巖破壞的主要原因。應(yīng)充分發(fā)揮圍巖自身的支撐作用，使破壞松動(dòng)的巖層重新固結(jié)成一整體，是合理的支護(hù)形式。

（4）針對(duì)不同的頂板巖性，圍巖狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整支護(hù)方案及參數(shù)以實(shí)現(xiàn)支護(hù)的最優(yōu)適應(yīng)性選擇。

2.3 支護(hù)形式的選擇

根據(jù)以上支護(hù)原則，針對(duì)大莊礦己組軟厚煤層復(fù)合頂板的特性及受力后頂板的變化情況：①破碎頂板（其解離及縫距小于0.6m，小于一般錨桿間距）。②該類頂板巖石縫距小，縫數(shù)多，巖石間摩擦力小，巷道掘進(jìn)后若支護(hù)不及時(shí)，則極易出現(xiàn)碎巖塊自主掉落。

為此設(shè)計(jì)支護(hù)時(shí)，應(yīng)考慮：①該類巖石頂板的支護(hù)應(yīng)將巷道頂巖作為一個(gè)整體來考慮，按照圍巖松動(dòng)圈及組合拱理論，選擇錨桿支護(hù)參數(shù)，布置錨桿，最好配合W形護(hù)頂鋼帶、金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，形成一個(gè)支護(hù)整體。②增加錨桿長(zhǎng)度，使錨桿盡量深入錨固到直接頂或老頂里面去，支護(hù)應(yīng)力盡量向深部巖體傳遞，增加支護(hù)整體的完整性。具體支護(hù)參數(shù)見表1（以23041風(fēng)、機(jī)巷為例）。

表1 23041采面支護(hù)參數(shù)表

序號(hào)	巷道名稱	斷面特征			支護(hù)參數(shù)
		頂板或圍巖類別（f）	凈斷面（m2）	毛斷面（m2）	頂板	兩幫
1	23041風(fēng)巷	2-8	9.93	11.9	L=2200，φ20五花布置，間排距700×700	L=2000，φ31五花布置，間排距700×700
2	23041機(jī)巷	2-8	10.87	12.96	L=2200，φ20五花布置，間排距700×700	L=2000，φ31五花布置，間排距700×700

注：該風(fēng)、機(jī)巷均為矩形斷面，3.4×3.2m（風(fēng)巷），3.5×3.2m（機(jī)巷），頂板為樹脂錨桿，兩幫為管縫式錨桿

施工時(shí)可打超前錨桿預(yù)先控制頂板，減小頂板冒頂幾率，控制裝藥量，實(shí)施光面爆破作業(yè)。

對(duì)于破碎巖石復(fù)合頂板，考慮到盡量不破壞頂板，優(yōu)先選擇矩形斷面。

3 施工方案

3.1 施工原則

（1）對(duì)于沿煤層頂板掘進(jìn)的煤巷，不論是機(jī)掘還是炮掘，掘進(jìn)時(shí)，支護(hù)前盡量減少或不擾動(dòng)巖石是最基本原則。這可以通過改變炮眼布置及裝藥量來實(shí)現(xiàn)：預(yù)留斷面上半部煤體光爆層厚度不小于0.5m，用手鎬刨，控制裝藥量進(jìn)行松動(dòng)爆破，循環(huán)進(jìn)度不大于1.2m。

（2）支護(hù)及時(shí)

這是沿煤層頂板掘進(jìn)支護(hù)能否成功的關(guān)鍵。巷道掘進(jìn)后頂板巖石在重力作用下會(huì)緩慢下沉，支護(hù)（尤其是錨桿支護(hù)時(shí)，使頂板重新固結(jié)成一完整的頂梁）可減少頂板下沉量，使頂板在重力與支護(hù)之間找到一個(gè)新的平衡點(diǎn)，巷道便會(huì)穩(wěn)定下來，若不及時(shí)支護(hù)，頂板下沉量過大，支護(hù)后頂板巖石會(huì)整體下沉，造成頂板巖石的破壞斷裂，冒頂。

（3）對(duì)于塊狀及破碎巖石頂板，必須采取預(yù)先控制頂板或減小頂板巖石松動(dòng)的措施，如打超前錨桿，改善炮眼布置及適量裝藥等，增加頂板巖石穩(wěn)定期，為支護(hù)工作留下充足的時(shí)間。

（4）針對(duì)工作面頂板巖石的具體情況，做到類別判斷準(zhǔn)確，施工措施得當(dāng)，充分發(fā)揮錨桿支護(hù)的主動(dòng)性、及時(shí)性，盡量維持頂板巖石的原有特性是頂板支護(hù)施工的首要原則。

3.2 施工方法

就目前而言，巷道沿煤層頂板掘進(jìn)，采取炮掘方式。嚴(yán)格控制循環(huán)進(jìn)度，對(duì)炮眼布置，光爆層厚度有嚴(yán)格要求，同時(shí)需打超前錨桿預(yù)先控制頂板。

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

現(xiàn)以己三采區(qū)23041采面為例比較如下：該采面走向長(zhǎng)度1600m，采長(zhǎng)150m，煤厚5.6m,煤層傾角8-10°，綜合機(jī)械化采煤。

（1） 改善了圍巖力學(xué)狀態(tài)，巷道變形較小，巷道變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表2.

表2 23041采面順槽變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目		23041回風(fēng)順槽	23041運(yùn)輸順槽
		Ⅰ Ⅱ Ⅲ	Ⅰ Ⅱ Ⅲ
前期	天數(shù)/d 收斂量/mm 收斂速度/mm·d－1	5 10 25 頂?shù)装?兩幫 頂?shù)装?兩幫 頂?shù)装?兩幫 30 20 36 27 40 33 6 4 3.6 2.7 1.7 1.28	5 10 25 頂?shù)装?兩幫 頂?shù)装?兩幫 頂?shù)装?兩幫 33 22 37 28 41 38 6.6 4 3.6 2.7 1.7 1.26
后期	天數(shù)/d 收斂量/mm 收斂速度/mm·d－1	180 270 360 頂?shù)装?兩幫 頂?shù)装?兩幫 頂?shù)装?兩幫 60 40 65 41 66 42 0.33 0.22 0.249 0.152 0.185 0.144	180 270 360 頂?shù)装?兩幫 頂?shù)装?兩幫 頂?shù)装?兩幫 63 45 65 50 67 52 6.6 4 3.6 2.7 1.7 1.26

（2） 改善了對(duì)破碎巖層、斷層等構(gòu)造的適應(yīng)性。實(shí)踐證明，除大型地質(zhì)構(gòu)造外，摸清地質(zhì)構(gòu)造，一般小型構(gòu)造通過改變施工方法及支護(hù)參數(shù)都能適應(yīng)。

（3）提高了掘進(jìn)速度，節(jié)約了工期。和金屬支架支護(hù)方式相比按月進(jìn)240m計(jì)算，僅23041采面可節(jié)省工期150天。

（4）減少了巷道掘進(jìn)維修工程量及維修基金.與金屬支架支護(hù)方式相比，僅23041采面可節(jié)省巷道維修3200m，按年維修率15%計(jì)，減少維修量480m，維修資金約40.5萬元。

（5）提高了施工工程中的安全性。該工序施工組織簡(jiǎn)單，工藝易于掌握，超前支護(hù)到迎頭，安全性好。

5 結(jié)語

綜上所述，大莊礦條件下的復(fù)合頂板，如己三采區(qū)23041采面風(fēng)機(jī)巷、集中皮帶巷、集中軌道巷均為沿煤層頂板掘進(jìn)，盡管厚達(dá)1.6-1.7m的砂質(zhì)泥巖直接頂上有一層0.8-1.4m的灰質(zhì)泥巖，極易冒落，與老頂砂巖粘結(jié)性差，易脫層，但采用錨桿配合鋼筋梁（或W形鋼帶）、金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，支護(hù)參數(shù)合理，支護(hù)效果較好，說明該支護(hù)是成功的，沿煤層頂板掘進(jìn)取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 董方庭等.井巷設(shè)計(jì)與施工（修訂版）[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1994

[2] 吳再生等編.井巷工程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005

[3] 呂建青編.《井巷工程》[M]. 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2007年

[4] 東兆星等編.井巷工程[M]. 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2004

作者簡(jiǎn)介：王永祥（1957—），男，河南周口人，副教授，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)采礦工程專業(yè)，現(xiàn)在平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院任教。