論采空區(qū)下錨桿支護關(guān)鍵技術(shù)手段

1、    論采空區(qū)下錨桿支護關(guān)鍵技術(shù)手段    宋海波+張志勇摘要：本文針對某礦采空區(qū)下破碎不穩(wěn)定頂板煤巷的特征，通過對破碎不穩(wěn)定頂板煤巷錨桿支護理論進行分析，采用高強度錨桿支護系統(tǒng)，使巷道圍巖保持穩(wěn)定，滿足了正常生產(chǎn)需要。關(guān)鍵詞：錨桿支護；煤巷；采動影響一、概述某礦6204工作面，位于上覆b6槽煤采空區(qū)下方。b4槽與b6槽垂直間距為30m左右，上覆b6采動影響導致b4槽頂板破碎，圍巖應(yīng)力重新分布造成巷道圍巖變形持續(xù)變化和增加。6204順槽錨桿方案設(shè)計和參數(shù)，選取基于6204工作面煤層賦存特征說明及現(xiàn)場調(diào)研，在保證支護安全的前提下，兼顧巷道的快速掘進，進行

2、了針對性的分析，并通過相應(yīng)的理論分析和計算，結(jié)合一定的工程實踐積累而確定。（一）地質(zhì)概況6204工作面對應(yīng)地面標高+20m，順槽標高-612m，對應(yīng)地面位置為堤壩。6204工作面對應(yīng)的上覆b6煤已回采。工作面走向長550m。b4煤為結(jié)構(gòu)簡單的中厚煤層，平均煤厚3.5m，局部有夾矸插入體及底鼓變薄帶，煤層靠中下部含一層0.4m厚的軟分層。施工段煤巖層產(chǎn)狀變化較大，煤層傾角2532°，平均28°。（二）巷道維護特點1.巷道位于b6槽保護層開采采空區(qū)下方，由于煤層回采對底板的破壞，b4槽煤層頂板將比較破碎，穩(wěn)定性差。受上覆煤層采動影響，圍巖應(yīng)力重新分布，巷道圍巖變形會持續(xù)變化和增

3、加，對支護的長期穩(wěn)定性影響很大。2.巷道埋深達到了550m，地壓較大，底鼓和兩幫變形都很強烈。底板在近乎無約束狀態(tài)將發(fā)生強烈破壞，只能通過加強兩幫及底角來減緩底鼓，難以從根本上控制底板變形，因此控制底板巖層離層鼓起失穩(wěn)的難度非常大。3.煤層傾角大，最大傾角達到了32°，高幫高度最大為3.8m，剪應(yīng)力效應(yīng)明顯，高幫煤體易滑落失穩(wěn)，給支護帶來了一定的難度。4.巷道直接頂為34m的砂質(zhì)泥巖，頂板較完整，但小構(gòu)造發(fā)育，地應(yīng)力相對集中，對正常掘進影響很大，頂板管理相對困難。煤層硬度中等偏軟，幫部成型自穩(wěn)能力差，后期受采動影響破壞變形失穩(wěn)速度快，承載能力低，因此幫部圍巖控制要求高。5.綜掘機掘進

4、，對頂?shù)装鍘r層破壞擾動較小，有利于保持圍巖的完整性。綜上所述，該巷道屬于采空區(qū)下大跨度松軟煤層巷道圍巖穩(wěn)定性控制問題，兩幫及底板的控制難度都很大，頂板的安全狀況差，是煤巷錨桿支護所面臨的突出難解決的課題之一，必須引起高度重視，該類巷道圍巖穩(wěn)定性控制技術(shù)研究具有一定的挑戰(zhàn)性。二、巷道錨桿支護設(shè)計原理本巷道錨桿支護設(shè)計，采用的錨桿強化控制技術(shù)原理，包括巷道圍巖應(yīng)力場優(yōu)化、破裂圍巖體強度強化、錨桿支護承載性能強化和圍巖承載結(jié)構(gòu)強化。三、錨桿支護關(guān)鍵技術(shù)手段（一）高性能超高強錨桿：采用iv級錨桿專用螺紋鋼加工而成的高性能錨桿，抗破斷強度更高，支護剛度更大，限制變形更加有力，針對巷道急劇膨脹擴容產(chǎn)生的高

5、應(yīng)力控制效果會更有效。（二）大托盤：錨桿采用新型大托盤、錨索采用400×400 mm的大托盤，增大護表面積，減輕目前所用的普通小托盤與圍巖局部小面積接觸而產(chǎn)生的點載荷作用，防止圍巖擠壓破損，將對松散層裂破碎巖體起到較好的維護效果。（三）新型阻尼螺母：能提供較大扭矩，與高性能預(yù)拉力錨桿配套，提高錨桿安裝過程的可靠性，保證支護系統(tǒng)整體安全可靠。（四）高預(yù)緊力：采用mos-90j2型氣扳機可以實現(xiàn)錨桿810 t的高預(yù)緊力，有效增加錨桿對巷道圍巖支護初期的控制作用，提升錨桿支護的作用級別。四、整體方案設(shè)計為保證巷道在最終變形后能滿足通風、行人等安全生產(chǎn)需要，預(yù)留巷道斷面以滿足變形的要求，順槽

6、斷面確定為矩形：凈寬×下幫高=4.8m×1.6m；（一）巷道頂板采用6根iv級左旋錨桿專用螺紋鋼超高強預(yù)拉力錨桿加4.8m長m4型鋼帶、6mm鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護。錨桿間距900mm，排距900mm。錨桿預(yù)緊力不低于50kn，錨固力不低于120 kn。錨桿采用200×200mm的新型大托盤。（二）巷道低幫采用3根左旋錨桿專用螺紋鋼超高強預(yù)拉力錨桿加1.6m長m4型鋼帶、菱形金屬網(wǎng)聯(lián)合支護。錨桿間距為700mm，排距為900mm。錨桿預(yù)緊力不低于50kn，錨固力不低于80 kn。錨桿托盤采用130×150mm的新型托盤。（三）巷道高幫采用5根左旋錨桿專用螺紋鋼超

7、高強預(yù)拉力錨桿加1.6m長m4型鋼帶、菱形金屬網(wǎng)聯(lián)合支護，錨桿間距為700mm。錨桿預(yù)緊力不低于50kn，錨固力不低于80 kn。高幫下部兩根錨桿滯后迎頭不得超過10m。（四）每隔兩排錨桿在頂板中間位置布置一套單體錨索，鋼絞線規(guī)格為17.8×6.3m。錨索排距1.8m，預(yù)緊力6070kn，錨固力不低于200kn，托盤采用400mm×400mm的大托盤，單體錨索緊跟迎頭施工安裝。每隔2排錨桿布置一套錨索梁，沿頂板中線兩側(cè)各0.9m布置錨索鉆孔，鋼絞線規(guī)格為17.8×6.3m，2.2m輕型槽鋼上兩眼間距1.8m。預(yù)緊力80100kn，錨固力不低于200kn。錨索梁排距為1.8m，錨索梁滯后迎頭35m進行施工安裝。五、經(jīng)濟效益分析6204順槽采用高性能超高強錨桿支護，它與該礦在采空區(qū)下破碎不穩(wěn)定頂板巷道一直采用的u型棚支護直接成本相比較：節(jié)約支護材料費用為150萬元，節(jié)省巷道維修費44萬元。預(yù)計6204順槽采用高強錨桿支護所創(chuàng)直接經(jīng)濟效益為200萬元。六、結(jié)語采用高性能超高強錨桿支護，成功地解決了采空區(qū)下巷道礦壓大，變形嚴重和巷道維修工程量大的問題，同時減輕了工人的勞動強度，提高了工作效率，為巷道快速掘進和快速回采提供了更好的條件。endprint企業(yè)文化·中旬刊2017年9期企業(yè)文化·中