软岩巷道O型支护应用技术研究

张仰龙

(汾西矿业集团公司，山西 介休 032000)

·技术经验·

软岩巷道O型支护应用技术研究

张仰龙

(汾西矿业集团公司，山西 介休 032000)

汾西矿业集团正令煤业井下巷道为深部软岩巷道，井巷严重损坏变形，巷道顶板离层、喷层脱皮，两帮收缩、底鼓现象普遍。在分析了巷道破坏原因的基础上，提出了采用O型拱支护技术方案，并进行了工业性试验，取得了明显的经济效益和安全效益。

软岩巷道;O型支护;应用

正令煤业有限责任公司是以山西汾西矿业集团公司作为整合主体，将原山西孝义金岩上令狐煤矿兼并并配置部分资源重组而组建的矿井。该矿井由于受地质构造影响、煤层埋藏深(约700 m)、加之原井巷支护设计不尽合理、施工质量差，同时受采动等诸多因素影响，造成大多井巷严重损坏变形，巷道顶板离层、喷层脱皮，两帮收缩、底鼓等现象普遍，已无法确保矿井安全生产。正令煤业于2011年8月31日组织相关人员对井下巷道支护进行讨论研究，经多次考察、论证，寻求科研单位支持，结合与本矿类似条件的支护经验，依据正令煤业实际情况，推广使用O型拱支架支护新工艺。

1 支护理论依据

O型支护整体性好，并具有较高的支护阻力，抑制了软弱岩体的碎胀变形，而其良好的可缩性又避免了如刚性支架那样由于围岩变形所导致的支架内应力急剧升高和支架破坏，圆形断面控制了底臌。在巷道断面收缩变形过程中，围岩沿周边方向的压缩而形成承载壳，由于圆形支护刚度高和支护阻力恒定，使得承载壳保持稳定，并且随着变形过程的进行，承载壳内的岩体不断压密和承载壳不断扩大，围岩的承载能力越来越高，其表现为巷道收敛速度很快下降，巷道变形趋于稳定。

圆形支护实质是使得巷道在变形收缩过程中所形成的承载壳稳定，从而提高软弱破碎围岩的承载能力。

2 采用新工艺支护

2.1 应用条件

正令煤业中央变电所布置在2#煤层中，埋深650 m，顶、底板均为砂质泥岩，少量粉砂岩，f=3～6，岩性软，胶结性差，节理、层理较发育，易风化，围岩比较破碎，自承能力较差，对水的作用很敏感，由此可知，该巷道围岩属于高应力、膨胀性、节理化软岩，具有极其复杂的变形破坏机理。巷道总长65 m，原巷道断面积为 18.56 m2。

2.2 施工工艺

1)根据巷道用途，断面大小，确定O型架的规格、尺寸并预先加工。O型棚采用36号U型钢制作，每架由6节组成，每节之间搭接长度500 mm，每个搭接处设4道卡缆，每节设1道拉杆。

2)工作台的底托架采用直径20 mm的圆木搭设，圆木上铺设厚高不小于50 mm的木板，木板采用8#铁线十字交叉绑扎牢固。要求工作台搭设稳固，人员作业时，严禁出现晃动，确保作业人员安全。

3)先由外向里逐米将已破坏的原支护挑落、扩帮，然后挂网、打锚杆、锚索，接着拉底打底锚杆。锚杆间、排距为800×800 mm，锚索间、排距为1 600×800 mm，锚杆、锚索排距为400 mm，打好锚杆、锚索后及时喷浆并养护。砼喷射厚度 150 mm、强度为C20。

4)架设O型棚的方法:施工时先下3根底梁，并上好拉杆，在工作台上2～3人抱住腰梁与底梁合严，使用卡子锁紧棚梁，并上好拉杆;然后2～3人扛起顶梁与腰梁合严，使用卡子锁紧顶梁与腰梁，上好拉杆后进行调棚，调棚完毕后，将棚梁的所有拉杆螺母紧固。

5)根据巷道实际情况棚距确定800 mm，先将2层钢筋网错格搭接在O型拱上，用构木密背在钢筋网上，再用棚板、道木打#字垛配合楔子与顶板、两帮接严实、打紧，所有工序完成后喷浆50 mm封闭。

6)O型支护后，集中拉底200 mm厚，采用混凝土浇注底板。

O型支护巷道断面示意图见图1。

图1 O型支护巷道断面示意图

3 支护效果分析

正令煤业于2011年9月6日开始对中央变电所60 m范围内进行O型拱支护，每天三班作业，共架设75架，布置6个测点对巷道两帮移近情况定期进行观测(两帮移近量记录表见表1)，经过半年的观测，巷道没有变形量，说明O型支护对控制软岩巷道变形有良好的效果。

4 结语

1)O型支护可以减少巷道维护工作量和重新架棚次数，全封闭式支架损坏率极低，这也相对减少了支护材料的投入和工人的劳强度。

表1 两帮移近量记录表

2)O型支护提高了支护的可靠性，有利于矿井的安全生产。采用封闭式支架支护，由于其良好的支护效果，大大提高了安全的可靠性，创造了良好的生产环境，减少了通风管理的难度，保证了有效的通风断面，这对回采工作面瓦斯管理十分有利。

3)正令煤业O型支护试验取得了阶段性成功，其支护效果无论是支护强度、刚度、安全可靠性，还是其经济效益，都是正令煤业其它支护形式所不能相比的。这一支护技术可以在汾西矿业集团推广应用，它对带动集团支护技术水平，对于促进全集团煤巷支护技术的发展及巷道布置的改革具有重要的意义。但O型支护因成本高，掘进速度慢(每月20 m)，不适于大巷和顺槽，主要硐室可采用此工艺。

［1］ 陈炎光.陆士良.中国煤矿巷道围岩控制［M］.徐州:中国矿业大学出版社，1994:132－146.

［2］ 王胜康.李崇茂.深部围岩巷道支护技术［J］.山西焦煤科技，2011(6):32－35.

［3］ 董芳庭.郭志宏.巷道围岩松动圈支护理论［J］.煤炭学报，1994(2):13－15.

Research on O Type Support Application Technology of Soft Rock Roadways

Zhang Yang－long

The underground tunnel of Zhengling coal mine in Fenxi mining group is deep soft rock tunnel，the tunnel seriously damaged and deformed，roadway roof separation，spray layer peeling，two sides contraction，heaving floor phenomenon is general.On the basis of analyzing the roadway damage reason，puts forward using O type arch support technology scheme，and carries out the industrial test，and achieved obvious economic benefits and safety benefits.

Soft rock roadways;O type support;Application

TD353

A

1672－0652(2012)08－0012－02

2012－07－21

张仰龙(1964—)男，山西平遥人，2008年毕业于亚洲(澳门)国际公开大学，高级工程师，主要从事综合机械化采煤研究工作(E －mail)hyzfmkj@sina.com