岩巷过断层破碎带支护形式优化在陈四楼煤矿的尝试

2013-08-13孟相勇孙宏权李业君

河南科技 2013年5期

孟相勇孙宏权李业君

（1.河南煤业化工集团永煤公司陈四楼煤矿，河南永城 476600 2.河南煤业化工集团永煤公司生产部，河南永城 476600）

陈四楼煤矿位于河南省永城市，是河南煤业化工集团永煤公司的第一对生产矿井，1997年正式投产。北部东翼行人下山是为该矿十四采区服务的行人、进风巷道，断面形式为直墙半圆拱，主要断面规格为3600mm×3300mm。该掘进工作面岩性为砂质泥岩及细粒砂岩。巷道设计支护形式采用锚网喷支护，锚杆间排距为800×800mm，顶部仍采用Φ20×2200mm的左旋螺纹钢高强锚杆，两帮采用Φ18×2200mm的左旋螺纹钢高强锚杆，未施工锚索。巷道掘进期间将揭露DNF41正断层，该断层走向为88°，倾角75°，落差10m。巷道过断层破碎带期间，巷道围岩松软破碎，层理倾角较大，裂隙发育，无淋水，岩石坚固性系数f值为4～6，存在顶板下沉或冒落的可能，不利于后期的行人安全，因此需对过断层破碎带区段巷道进行加固处理。

1 原设计支护方案及分析

1.1 原设计支护方案

巷道设计过断层破碎带期间采用29U型钢棚+大眼网+喷浆支护，架棚规格3600×3300mm，棚距700mm，每架棚子由1节顶梁及2节棚腿组成，搭接处使用三个卡缆固定牢固，每架棚布置8块连接板，紧固有效。全断面铺设金属网片，金属网由φ6mm钢筋焊接而成，规格 2000×1000mm，网目 100×100mm，搭接100mm，扎丝间距200mm，扎丝采用双股14#铁丝。喷射混凝土厚度以棚梁外露50mm为准，砼标号C20。

1.2 支护方案分析

1.2.1 架棚支护优劣分析

优点：架棚支护属被动支护，主要优点有承载力强，能有效抵抗软岩巷道中的围岩动压力，以保持巷道形状。

缺点：①U型钢棚由于是被动承载，在围岩产生一定量的变形后才能起到支撑作用，不能及时有效支护围岩，不安全因素多；②斜巷施工时，人员搬运U型钢棚困难，职工劳动强度大且存在不安全因素；③架设U型钢棚效率较低，影响工作面快速掘进，制约单进提高；④U型钢棚造价高，而且钢棚致使喷浆回弹率高，增加了巷道支护成本。

1.2.2 现场情况分析

结合已掘平行巷道北部东翼轨道下山过DNF41断层破碎带期间经验：巷道通过断层破碎带期间采用架设29U型钢棚支护，虽围岩较破碎、裂隙发育，但该区域过断层期间无淋水、岩石无膨胀性，后期架棚区段巷道变形量＜50mm，正常支护与架棚交界处变形量亦＜80mm。鉴于该区段岩石破碎但无膨胀性，巷道围岩变形量不大（架棚及前后区段围岩变形量均小于200mm），可以尝试在该区域进行锚网梁喷+锚索复合支护，改被动支护为主动支护，通过主动支护的组合拱作用使围岩组合成整体，从而有效控制围岩变形，并能提高单进、减少运输过程的不安全因素。

2 支护方案优化

在之前巷道支护经验的基础上，通过综合考虑及支护效果分析，确定最佳支护方案，即采用锚网梁喷+锚索联合支护。顶部仍采用Φ20×2200mm的左旋螺纹钢高强锚杆，两帮仍采用Φ 18×2200mm的左旋螺纹钢高强锚杆。锚杆间距不变，排距缩短为700mm，并在拱部架设梯子梁；锚索选用锚索Φ18.9×6500mm的钢绞线，间排距为1600×1600mm，每排在拱部布置3根（正顶一根，两肩窝各一根）。并在该支护方式区段设置顶底板、两帮位移观测点，方便后期位移量比较。巷道支护断面见附图。