深部高应力软岩变电所镂空试验研究

彭东升，黎 剑，杨海萍

（丰城矿务局 曲江公司，江西 丰城 331136）

1 概述

曲江公司属国有有限责任公司，2003年4月28日建成投产，设计生产能力为0.9 Mt／a，服务年限54.8 年，2006年核定生产能力为0.81Mt／a。开采煤层为B4煤层，伪顶为炭质泥岩，岩性松软，极易垮落，厚度0.1～0.4 m左右；直接顶为深灰色粉砂岩，夹薄层状细砂岩条带及煤线，厚度为3.5～13m，一般为7～8m。裂隙普遍发育，下部含炭质泥岩；老顶为灰白色石英细砂岩，普氏硬度系数为5～8，内摩擦角为81°～87°，厚度3～5m。按照地质条件分类，确定煤层顶板为Ⅱ类。伪底为深灰色泥岩或粘土岩，遇水膨胀，厚度为2～0.4m；直接底上部为浅灰色泥质粉砂岩，厚约5m 左右，遇水膨胀。矿井属深部开采，主要大巷、硐室及岩巷上下山均布置在距B4煤层13 m 以下，巷道埋藏深，地压大，同时受到采动影响，稳定性差，破坏严重，导致巷道返修率高，一直是该矿深部巷道亟待解决的问题，在分析现有支护形式的基础上，进行巷道底板镂空支护试验。

2 镂空支护试验

试验巷道定在东三变电所，该巷布置在煤层底板岩层中，东、南、西、北均为东三采区未开采区，主要用途为开辟新采区供电，巷道设计长度为64m，服务年限10年以上。

巷道从-850m 东大巷向南开工，掘进为全岩，岩性为灰黑色薄～中厚层状粉砂岩，夹薄层状泥岩及细砂岩条带，含少量菱铁矿结核，产植物根茎化石，节理发育，钙泥质胶结，硬度中等偏低。

图1 -850 m 东大巷延伸平面

本巷道地质构造简单，该巷离B4煤层岩柱为40～30 m 左右，岩柱主要为粉砂岩，平面布置见图1。巷道顶、帮采用锚、网、梁、锚索槽钢、架U36棚、喷浆、注浆联合支护，巷道底板进行镂空，镂空后两帮分两种支护方式，上部为浇筑砼支护，下部为锚喷支护，图2为东三采区变电所镂空设计图。

图2 东三采区变电所用U36型4.539m×3.7m 断面施工设计

3 镂空支护试验分析

东三变电所镂空试验，锚、网、梁、锚索槽钢、架棚、喷浆、注浆联合支护对巷道顶、帮围岩进行强化支护，镂空让高应力的巷道围岩有一定的卸压空间，镂空底板向上鼓到一定量时及时抄底，从而使巷道支护不易破坏，增大巷道维修周期，解决了曲江公司巷道支护困难的问题，将为曲江公司节省大量的人力和物力，减少矿井吨煤成本。它具有科学性、实用性和可操作性，尤其是矿井深部开采时，该镂空试验开创了新型的巷道支护理念。

4 镂空支护试验结果

东三变电所镂空试验于2013 年6 月底完工，根据近半年来的观测，巷道变形较小，镂空底板仅抄底1次。使巷道巷修周期加大了，由原来的3 个月变成了6 个月以上，为曲江公司节省了大量的人力和物力，减少了矿井吨煤成本。