古書院礦十五號(hào)煤工作面巷道支護(hù)方式研究

1.　巷道地質(zhì)條件

　　試驗(yàn)巷道為古書院礦 15 號(hào)煤首采工作面的順槽和切眼，巷道沿 15 號(hào)煤頂板掘進(jìn)，部分區(qū)域需要破底。

15 號(hào)煤層位于太原組下部，平均煤厚 1． 98m，含夾石 0～2 層，厚度多在 0． 50m 以下。頂板為 K 2 石灰?guī)r，平均厚度 9． 00m，單向抗壓強(qiáng)度平均 101． 6MPa，屬堅(jiān)硬型頂板。直接底板為泥巖，平均厚度約 2． 75m，其下部為本溪組的鋁土泥巖，平均厚度約 4． 25m，屬軟弱型。古書院礦 15 號(hào)煤盤區(qū)進(jìn)行了 3 個(gè)點(diǎn)的地應(yīng)力測(cè)試，3 個(gè)測(cè)點(diǎn)中最大水平主應(yīng)力 σ H 最大為 9． 45MPa，最小為 7． 11MPa，3 個(gè)測(cè)站側(cè)壓系數(shù) σ H/σV 分別為

1． 69，1． 21，1． 65，側(cè)壓系數(shù)均大于 1，以水平應(yīng)力為主，屬于構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)類型。3 個(gè)測(cè)站最大水平主應(yīng)力方向位于:N33． 1°E，N10． 9°E，N77． 5°E，最大水平主應(yīng)力方向?yàn)楸逼珫|方向。古書院礦工作面順槽巷道掘進(jìn)斷面為 12． 22m 2 ，掘進(jìn)寬度為 4． 7m，掘進(jìn)高度為 2． 6m。

2.　巷道錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)

　　為了節(jié)約材料成本、減小材料運(yùn)輸工程量和降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，將古書院礦十五號(hào)煤工作面順槽巷道

分為三種條件進(jìn)行支護(hù)。

結(jié)論

(1)工作面走向最大下沉值為 2850mm，最大下沉點(diǎn)位置為傾斜方向居中、走向方向距切眼170m 的采空區(qū)側(cè)。工作面拐點(diǎn)偏移距為偏向采空區(qū)側(cè)約 100m，主要影響半徑約為 150m。

(2)最大傾斜值的出現(xiàn)在拐點(diǎn)處，數(shù)值為 65mm/m;曲率最大值出現(xiàn)在距拐點(diǎn)約 20m 的兩側(cè)，最大曲率值為 3mm/m 2 。

(3)對(duì)工作面上方地表的生態(tài)保護(hù)具有指導(dǎo)意義。對(duì)類似地質(zhì)條件下的煤炭開(kāi)采地表破壞預(yù)計(jì)有一定的借鑒意義。

2.1 直接頂為灰?guī)r時(shí)的初始設(shè)計(jì)

當(dāng)直接頂為灰?guī)r、結(jié)構(gòu)完整時(shí)，支護(hù)方式如圖 1。

2. 1.1 頂板支護(hù)

錨桿形式和規(guī)格:采用高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，鋼號(hào)為BHRB400，規(guī)格為 Ф18 ×2000mm。錨固方 式: 采 用 兩 支 錨 固 劑 進(jìn) 行 錨 固，1 支MSZ2360 和 1 支 MSK2335，鉆孔直徑為 28mm，錨固長(zhǎng)

度為 1100mm。鋼筋托梁規(guī)格:SB －14 －4200 － 3，采用 14 號(hào)圓鋼焊接而成，寬度為 50mm(凈)，長(zhǎng)度為 4200mm，在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。托盤:采用高強(qiáng)度拱型鋼托盤，規(guī)格:100 × 100 ×8mm。錨桿布置:錨桿排距 2000mm，每排 3 根錨桿，間距1800mm。錨索布置:在巷道中部施工 1 根直徑為 15． 24mm、長(zhǎng)度 為 5400mm 的 錨 索 進(jìn) 行 探 頂、補(bǔ) 強(qiáng)，排 距 為8000mm(即每 4 排錨桿打 1 根錨索)。

2. 1.2 巷幫支護(hù)

　　錨桿形式和規(guī)格:采用高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，鋼號(hào)為BHRB400，規(guī)格為 Ф18 ×2000mm。錨固方式:采用1 支 MSZ2360 的錨固劑進(jìn)行錨固。鋼筋托梁規(guī)格:SB －14 －2000 － 3，采用 14 號(hào)圓鋼焊接而成，寬度為 50mm(凈)，長(zhǎng)度為 2000mm，在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。錨桿布置:錨桿排距 1500mm，每排 3 根錨桿，間距800mm，巷幫頂部錨桿距頂板 300mm。當(dāng)在巷道掘進(jìn)時(shí)發(fā)現(xiàn)巷幫煤體比較破碎或酥軟時(shí)，將錨桿排距縮小為 1200mm。巷幫掛網(wǎng)，網(wǎng)片規(guī)格為 2． 1 ×1． 6m。

2. 2 　直接頂為其它巖性、距灰?guī)r距離小于 1． 5m在直接頂為其它巖性，且距灰?guī)r的距離小于 1． 5m

時(shí)，且頂 板 完 整 性 較 好 時(shí)，錨 桿 支 護(hù) 排 距 變 更 為1500mm，錨索排距變更為 6000mm，其他參數(shù)與直接頂為灰?guī)r時(shí)參數(shù)一樣。

2. 3 直接頂為其它巖性、距灰?guī)r距離大于 1． 5m在直接頂為其它巖性，且距灰?guī)r的距離大于 1． 5m

時(shí)，且頂板完整性較好時(shí)，錨桿支護(hù)如圖 2 所示。

3.　礦壓觀測(cè)分析

　　所測(cè)數(shù)據(jù)顯示，掘進(jìn)期間巷道兩幫移近量最大為70mm，兩幫煤體在支護(hù)系統(tǒng)作用下，煤體變形得到很

好的控制;測(cè)站在超前綜采工作面 50m 范圍內(nèi)又開(kāi)始發(fā)生變化，巷道頂板基本上沒(méi)有發(fā)生變化，兩幫移近量

增加到 300mm 以上，控制在巷道安全使用范圍要求之內(nèi);3 條順槽巷道和切眼錨桿支護(hù)有效地控制了頂板的穩(wěn)定，頂板離層很小，基本上控制在 35mm 以內(nèi)，保證了巷道的安全使用。圖 3 為表面位移監(jiān)測(cè)曲線。

4.　結(jié)論

(1)古書院礦 15#煤順槽巷道支護(hù)方案很好地控制了巷道圍巖的穩(wěn)定，充分發(fā)揮了錨桿支護(hù)的主動(dòng)性，起到了主動(dòng)支護(hù)的效果，支護(hù)設(shè)計(jì)是科學(xué)的、合理的。

(2)原支護(hù)方式材料消耗為 472． 5 元/m，優(yōu)化設(shè)計(jì)后為255． 63 元/m，每 m 巷道可直接節(jié)省216． 88 元，

節(jié)約成本 45． 9%。采用原來(lái)支護(hù)方式作業(yè)，平均每月掘進(jìn)進(jìn)尺約 360m，放大間排距后，平均每月可掘進(jìn)巷

道 480m，掘進(jìn)速度比原來(lái)提高 33． 3%。