井底車場巷道破壞原因分析及支護加強設計方案實踐應用研究

　　新元公司地處山西省晉中市壽陽縣境內，礦井井田面積136.77平方公里，主采3 #、9#、15#煤層，設計可采儲量6.05億噸，設計總規模500萬噸/年。冀家垴井底北車場埋藏深度在500m左右，巷道整個斷面下半段位于砂質泥巖中，上半段位于3#煤中，直接頂為砂質泥巖，平均厚度1.52m，基本頂為中粒砂巖，平均厚度10.80m，原設計直墻半圓拱斷面，墻高1500mm，拱高2600mm，凈寬5200mm。因巷道變形嚴重，現寬4000-4500mm，原支護29U型鋼支架嚴重扭曲變形，頂板下沉擠壓管路。對冀家垴井底北車場巷道破壞原因進行分析，在返修井底車場時改變支護強度及結構以保證巷道的穩定和正常使用。
　　2 巷道破壞變形原因分析
　　2.1 巷道破壞變形情況
　　原支護為錨網噴+套29U型金屬支架的方式，原設計為直墻半圓拱斷面，墻高1500mm，拱高2600mm，凈寬5200mm。破壞變形后寬4000-4500mm，原29U型鋼支架嚴重扭曲變形，頂板下沉擠壓管路，對冀家垴井底北車場正常使用造成嚴重影響。
　　2.2 巷道破壞變形原因
　　上覆巖層的自重應力及巖石蠕變：新元公司吉家垴井底北車場位于礦井中部，周圍無明顯地質構造，可以排除構造應力的影響;考慮到礦井埋深較大，約500m，上覆巖層自重應力大，根據巖石蠕變的特性，隨時間的推移應力對巷道頂幫破壞變形影響較大。
　　軟巖膨脹作用：巷道布置的層位主要為砂質泥巖，靠近3#煤，巖體中黏土性物質含量較高，且頂板巖層為中粒砂巖，導水性較好，巷道頂幫長期在裂隙水的侵蝕下，成為了低強度膨脹性砂質泥巖軟巖巖石，其有較大的膨脹性。
　　最后通過分析我們可以了解到，冀家垴井底北車場巷道變形嚴重，頂板下沉主要是由上覆巖層重力和圍巖的膨脹作用力以及巖石的蠕變共同作用造成的。
　　3 支護設計
　　3.1 頂幫支護設計
　　在冀家垴井底車場支護設計中，支護采用高預應力錨桿、錨索+金屬網+噴砼+鋼管混凝土支架支護方式進行，具體的支護參數如下表1所示。
　　3.2 鋼管混凝土支架支護形式設計
　　支設的鋼管混凝土支架規格根據設計斷面確定：頂弧段長4450mm，左、右幫段高5183mm。
　　3.2.1 支護形式
　　①拱形棚采用鋼管混凝土支架，支架型號KGH-XT3-φ194×10mm，φ36mm圓鋼全斷面抗彎強化，核心砼C40，棚距1000mm;②取消撐木;支架間連接采用鋼管混凝土頂桿，頂桿型號φ76×5mm，核心砼C30，長度800mm;1000×150×70mm水泥背板滿鋪背牢背;③支架與圍巖間噴射100mm厚混凝土層;錨噴支護依據原設計進行，不必減項;④兩側幫各打3根錨桿;⑤支架上部與頂板之間用填充體填充;⑥支架兩幫段焊接電纜溝，方便巷道使用。
　　3.2.2 支護材料規格
　　幫錨桿：左旋無縱筋螺紋鋼錨桿Φ22×2400mm
　　幫錨桿鐵托板：120×140×10mm（長×寬×厚）槽型 中孔Φ24mm
　　幫錨桿藥卷：MSK2380樹脂藥卷（每孔一卷）
　　附圖：鋼管支架細部結構圖、鋼管支架尺寸圖、復合支護設計圖
　　4 現場實踐效果
　　冀家垴井底北車場返修后投入使用已有一年時間，從現場布置的日常礦壓觀測站以及按十字布點法布置的巷道表面位移觀測系統數據統計情況來看，冀家垴井底北車場自投入使用以來，巷道兩幫相對移近量約80mm，頂板下沉量約60mm，底鼓量約為100mm，且觀測頂錨索壓力表發現其讀數在近四個月時間里已經趨于穩定，巷道一切正常且滿足生產運輸的需求。
　　總結
　　對冀家垴井底北車場巷道破壞原因進行分析以及采用鋼管混凝土支架加強支護技術方案的現場實踐效果來看，采用錨網噴配合鋼管混凝土支架進行支護的方式，可以有效的對巷道進行支護，提升了巷道整體的穩定性，在現場實踐中應用效果良好。