巷道支护三级控制技术在张双楼煤矿的应用

2012-03-12邹永德

采矿与岩层控制工程学报 2012年2期

关键词：帮部底鼓金属网

邹永德

（徐州矿务集团有限公司生产技术部，江苏徐州 221006）

巷道支护三级控制技术在张双楼煤矿的应用

邹永德

（徐州矿务集团有限公司生产技术部，江苏徐州 221006）

通过在张双楼煤矿9420运输巷的实例运用，说明巷道支护三级控制技术可以优化支护参数，提高支护强度，有效地控制巷道变形和底鼓，同时降低了二次支护成本，保证了工程质量、施工进度和安全。实践证明，巷道支护三级控制技术是控制巷道变形的一种有效手段。

巷道支护;三级控制技术;深部巷道;支护参数优化

Application of 3－level Control Supporting Technology in Zhangshuanglou Colliery

1 巷道支护三级控制技术

巷道支护三级控制技术是指利用锚杆、锚索和金属网等对巷道顶、两帮和底角进行合理有效地支护，控制巷道变形的技术。如图1所示。

图1 巷道支护三级控制技术

巷道掘出后，巷道周边中顶板是最易变形的，在锚杆支护巷道中，为了控制顶板的下沉，利用锚索在顶板关键部位加强支护，把巷道上覆的不稳定岩层悬吊到深部的稳定岩层中，同时锚索的挤压加固作用和组合梁作用又把顶板各岩层挤紧成一个整体，提高了顶板的稳定性，减小了通过直接顶传递到两帮和底板的垂直压力，减轻了两帮变形和底鼓的发生。顶板支护强度越高，传递到两帮和底板的压力就越小，两帮变形量和巷道底鼓量就越小。

帮部锚杆、梯形梁和金属网的支护，可以有效地限制巷道两帮的变形，控制了帮部的围岩，提高帮部岩层强度，减小了帮部塑性区向底板的扩散，从而减少了帮部变形和巷道底鼓。对帮部的支护强度越大，将底板岩层垂直应力向深部转移的作用越明显，对底板的塑性区减小也越明显，两帮变形量和巷道底鼓量就越小。

锚杆支护巷道都非常注重顶板和两帮的支护，而对底板支护方面做的工作一般都很少。当巷道底鼓量较大以致影响生产时，都采用卧底等方法来弥补。实践证明，如果不对巷道底板支护做工作，底鼓将会严重制约生产和影响安全，而底角锚杆正是控制巷道底鼓的非常简单却很有效的方法之一。在对巷道顶、帮正常支护的同时，在巷道底角施工锚杆，可以加固巷道底角区域，将底角区应力集中向巷道底板深处转移，减少底板附近的应力集中;同时通过底角锚杆自身的强度抵抗来自两帮向巷道内的滑移，削弱来自巷道两侧的挤压应力，从而能有效地控制巷道底鼓。底角的支护强度越高，控制底鼓的效果就越明显。

2 现场应用

2.1 工程概况

张双楼煤矿9420工作面位于－1000m水平西一采区西翼，设计走向长590m，煤层厚度1.0～6.12m，平均3.2m，顶板倾角18°，煤层变化趋势东厚西薄。上覆7420工作面，与上覆7煤层间距4.0～28.2m，平均21m，9420运输巷位于深部的－841m水平，在－1000m西一9煤下山的西侧，与9422回风巷相邻。

直接顶为中细砂岩，厚16.4m，灰白色，成分以石英、长石为主。直接底为泥岩，厚4m，灰黑色，含植物根系化石，致密性脆，遇水易膨胀。

张双楼煤矿进入深部回采后，巷道变形、底鼓量等明显增大，部分巷道在短时间内变形严重，影响了运输、通风和行人安全，如－1000m西一采区与9420运输巷相邻的9422工作面回风巷在掘出7d后底鼓量就达450mm，在80d的观测期中底鼓量日均达到9.3mm;－1000m西一9煤下山两帮变形、底鼓严重，卧底、刷帮等工程量极大，自从架空乘人装置投入运行后，为保证安全运行，几乎每天都在进行修护工作，巷道变形制约了生产、威胁着安全。

在综合分析－1000m西一采区各巷道的支护参数和支护效果后，为减少9420运输巷的变形量，提高支护强度和支护效果，根据巷道支护三级控制技术，优化了支护参数，取得了较好的支护效果。

2.2 支护参数选择

9420运输巷与9422回风巷相比，支护参数优化体现在以下几个方面:

（1）9420运输巷采用φ14mm圆钢加工的梯形梁和8号菱形金属网（9422回风巷采用φ12mm圆钢加工的梯形梁和10号菱形金属网），金属网之间的连接采取压茬方式，两肩窝采用帮网压顶网的方式压茬，并将顶网延伸至两帮肩窝锚杆，锚杆间金属网采用14号铁丝双排连接，增强了支护的整体性（9422回风巷未要求金属网连接，压茬）。

（2）9422回风巷的锚索为 φ18.9mm，长6250mm，排距为3000mm，每排1根;9420运输巷顶板锚索加密，间排距为1000mm×2250mm，每排3根，使用强度更高的梯形梁和金属网，提高了顶板的稳定性，有效地控制了顶板下沉，减小了传递到两帮和底板的上履岩层压力。

（3）两帮锚杆（φ22mm，间排距750mm）长度由2000mm增加至2400mm，配合强度更高的梯形梁和金属网，提高了巷道两帮的支护强度，有效地限制了帮部的变形，能更多地减小帮部底板垂直位移的结构宽度、底板的塑性区和底鼓量。

（4）在巷道两帮底角各施工1根45°的底角锚杆加固底角区域，提高了该区域的支护强度，切断来自巷道两帮的塑性滑移线，削弱了来自巷道两侧的挤压应力，从而有效地控制了巷道底鼓。

9420运输巷由巷道支护三级控制技术优化后的支护参数优点主要体现在支护强度的加强上，在支护设计上更加合理，如顶板采用加密锚索加强支护，提高梁、网规格，增加帮部锚杆的长度和增打底角锚杆等。

9420运输巷的支护断面见图2。

图2 9420运输巷支护断面

3 应用效果

现场使用LYB－3顶板离层指示仪和BY67－A型测杆等工具，对9420运输巷的顶板下沉、两帮移近量和底鼓量等数据进行观测，对比分析9422回风巷的观测数据，两条巷道的变形量比较分析结果见表1。

表1 巷道表面位移比较

由表1可知，采用巷道支护三级控制技术其支护参数具有明显的优点。

（1）采用新支护参数的巷道总体变形量明显减小。9420运输巷70d的观测期内，顶板下沉总量仅为28mm，下沉量减少了262mm，下沉速率为0.4mm/d，减少了88.9%;两帮最大变形量为273mm，减少了357mm，变形速度为 3.9mm/d，减少了50.6%;底鼓总量为 260mm，减少了485mm，底鼓速度3.7mm/d，减少了60.2%，控制巷道变形的效果非常明显。

（2）减少了卧底、修护等工作量，掘进时一次成巷，没有了卧底刷帮等修护工作，增加了迎头的有效掘进时间，提高了施工进度，掘进的单进水平明显提高，保证了生产的正常接续。

（3）采用新的支护参数后，基本上杜绝了网兜、断锚杆现象，不再需要补网、补打锚杆和二次卧底钉道等工作，较大程度地降低了二次支护的成本。同时减少了施工环节，提高了工程质量，保证了施工安全。