錨索梁聯(lián)合支護(hù)方式在沖擊地壓煤層中的應(yīng)用

宋丙元

摘 要：棗莊市金莊生建煤礦3306工作面布置在礦井33采區(qū)，是33采區(qū)第二個綜放工作面。巷道布置在沖擊地壓煤層中，施工過程中巷道局部頂板壓力顯現(xiàn)較為明顯，頂板下沉嚴(yán)重，原有錨網(wǎng)索梯支護(hù)不能滿足現(xiàn)場安全生產(chǎn)要求，為了更好的對頂板進(jìn)行支護(hù)，決定在巷道施工期間采用錨索梁加強(qiáng)支護(hù)，經(jīng)過一段時間的使用后發(fā)現(xiàn)巷道支護(hù)強(qiáng)度大大提升，支護(hù)效果良好，完全能夠滿足安全生產(chǎn)的需要，從而解決了沖擊地壓煤層巷道支護(hù)困難的問題，提高了巷道的安全度，達(dá)到了預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：錨索梁；支護(hù)；沖擊地壓；煤層

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.055

1 引言

沖擊地壓是指煤礦井巷或工作面周圍巖體由于彈性變形能的瞬時釋放而產(chǎn)生的劇烈動力現(xiàn)象，如煤巖體拋出、巨響及氣浪等。其主要影響因素可分為：開采深度、地質(zhì)構(gòu)造、煤巖結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度和具體采用的開采技術(shù)等。實際上，隨著煤層開采深度和范圍的不斷增大，沖擊地壓造成的危害也將不斷放大。錨索梁支護(hù)結(jié)構(gòu)是采用型鋼和普通錨索構(gòu)成組合結(jié)構(gòu)的一種巷道頂板特殊支護(hù)形式，其工作原理是在錨索壓應(yīng)力作用下，托梁與錨索支護(hù)范圍內(nèi)的巖層產(chǎn)生壓縮，使巷道頂板形成一“剛性”頂板，提供了一種承載自穩(wěn)結(jié)構(gòu)形式，從而增強(qiáng)了圍巖的整體穩(wěn)定性，提高了其力學(xué)性能。近年來隨著煤炭資源的逐漸枯竭，淺埋煤層越來越少，取而代之深部煤層開采越來越多，導(dǎo)致沖擊地壓的威脅越來越大，給巷道支護(hù)帶來了諸多挑戰(zhàn)。眾多深埋煤層巷道的支護(hù)經(jīng)驗表明，單純的錨網(wǎng)索支護(hù)已不能滿足現(xiàn)場的安全生產(chǎn)要求，取而代之錨索梁支護(hù)在沖擊地壓煤層中的應(yīng)用得到了廣泛的推廣。本文結(jié)合棗莊市金莊煤礦3306工作面的具體工程實例對錨索梁聯(lián)合支護(hù)方式在沖擊地壓煤層中的應(yīng)用進(jìn)行研究和探討。

2 掘進(jìn)工作面概況

3306運輸巷布置在33采區(qū)南部，其東部為3302工作面，南部為井田邊界保護(hù)煤柱，西部為3下煤層未開采區(qū)，北部為3下煤層風(fēng)氧化帶。該工作面總體為一單斜構(gòu)造，煤巖層產(chǎn)狀穩(wěn)定，傾角最小6°，最大10°，一般8°左右，煤層兩極厚度約2.6～8.0m，一般6.5m，煤質(zhì)為氣煤。根據(jù)相鄰工作面揭露情況，該區(qū)域發(fā)育一層夾矸，西北較厚、向東南逐漸變薄。

3306運輸巷設(shè)計工程量460m，巷道沿煤層底板掘進(jìn)，采用炮掘工藝施工，每循環(huán)進(jìn)尺1600mm，巷道掘進(jìn)斷面為矩形，寬4200mm×高3200mm，巷道原設(shè)計支護(hù)方式為錨網(wǎng)索梯支護(hù)，掘進(jìn)期間壓力現(xiàn)象較為明顯，頂板下沉量較大，評估為沖擊地壓巷道。

3 錨索梁支護(hù)技術(shù)

在3306運輸巷掘進(jìn)過程中，采用錨網(wǎng)索梯配合工字鋼梁聯(lián)合支護(hù)，即在每次放炮后先進(jìn)行臨時支護(hù)，在臨時支護(hù)掩護(hù)下對頂板進(jìn)行敷網(wǎng)，然后進(jìn)行打錨桿支護(hù)，錨桿間、排距均為800mm×800mm，錨桿打齊后隨即打錨索進(jìn)行一次補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，每向前支護(hù)30m在后路采用錨索梁進(jìn)行二次補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，采用11號廢舊工字鋼作為補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)梁，梁長3300mm，定置加工三個眼，直徑25mm，間距1400mm，由中間向兩邊均勻分布。錨索采用直徑21.6mm、長8300mm七股鋼絞線錨索，錨索成排布置，每排布置三顆，錨索布置根據(jù)梁眼位進(jìn)行定位，誤差不準(zhǔn)超過10mm，三顆錨索打齊后進(jìn)行穿梁，穿梁時三顆錨索同時穿孔，外端頭采用鎖具固定，并將梁緊固，使梁與巷道頂板牢牢成為一個整體，起到了加固頂板和增強(qiáng)筋的作用。經(jīng)過一段時間的使用后發(fā)現(xiàn)采用錨索梁聯(lián)合支護(hù)技術(shù)的巷道支護(hù)強(qiáng)度大大提升了，完全能夠滿足安全生產(chǎn)的需要，達(dá)到了預(yù)期效果。

4 錨索梁支護(hù)的優(yōu)點

相比起傳統(tǒng)的錨網(wǎng)索支護(hù)形式，錨索梁支護(hù)具有以下明顯的優(yōu)點：

（1）錨索梁支護(hù)作為一種主動支護(hù)形式，具有增強(qiáng)筋作用，抗變形能力增強(qiáng)；

（2）錨索梁支護(hù)巷道變形小，頂板下沉量減少，有利地確保巷道斷面空間穩(wěn)定，減少了巷道維修量，維護(hù)費用低；

（3）錨索梁支護(hù)巷道施工簡單，比架棚支護(hù)巷道輕便，利于一次性支護(hù)成型，加快了施工進(jìn)度，大大降低了工人勞動強(qiáng)度；

（4）錨索梁支護(hù)巷道經(jīng)濟(jì)效益高，重復(fù)使用廢舊工字鋼，可以節(jié)省大量的鋼材，降低成本達(dá)30%以上；

（5）錨索梁支護(hù)巷道保證了巷道成型，減少了煤炮的震動破壞，在保證巷道頂板平整和減少頂板裂隙方面都起到了較好的作用。

5 結(jié)論

通過以上的論述可知，錨索梁聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在沖擊地壓煤層開采中是十分有效的，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，巷道的支護(hù)形式必將向安全牢固型、輕便節(jié)能型的方向發(fā)展，鑒于錨索梁支護(hù)技術(shù)在使用中表現(xiàn)出的諸多優(yōu)點，可以預(yù)見沖擊地壓煤層錨索梁聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在今后一段時期內(nèi)必將得到進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用。