研究某煤礦頂幫支護(hù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

石雷

冀中能源股份有限公司東龐礦 河北邢臺(tái) 054200

支護(hù)設(shè)計(jì)是巷道支護(hù)中的重要技術(shù)組成部分，可發(fā)揮錨桿、錨索支護(hù)的優(yōu)勢(shì)，保證巷道的安全性，對(duì)煤礦生產(chǎn)及運(yùn)行工作的實(shí)施奠定良好基礎(chǔ)?？v觀當(dāng)前國(guó)內(nèi)外支護(hù)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，多通過(guò)工程類比法、理論計(jì)算法及數(shù)值模擬法等進(jìn)行計(jì)算。文章以石圪臺(tái)煤礦為例，結(jié)合具體的情況分析煤礦頂幫支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方式，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)研究帶來(lái)參考作用。

1 某煤礦地質(zhì)環(huán)境

石圪臺(tái)煤礦頂板屬于陸相河湖三角洲體系沉積，受到環(huán)境侵蝕的情況，煤系、煤層存在不同程度被剝蝕的現(xiàn)象。頂板巖性主要是灰白色細(xì)－中粒長(zhǎng)石砂巖，泥巖及砂質(zhì)泥巖。煤層頂板巖性多數(shù)是粉砂巖、泥巖。

依照中國(guó)礦業(yè)大學(xué)頂板分型的標(biāo)準(zhǔn)，石圪臺(tái)煤礦頂板分類中Ⅲ、Ⅳ類居多，局部具有Ⅰ、Ⅱ類頂板，且頂板相對(duì)比較復(fù)雜[1]。2-2上煤和2-2煤屬于2個(gè)交叉復(fù)合煤層，在對(duì)齊頂板穩(wěn)定性評(píng)估期間，具體是對(duì)上分層與復(fù)合區(qū)煤層頂板的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。2-2上煤和2-2煤層易于受到諸多因素的影響，主要是Ⅰ、Ⅱ類頂板，面積大致相同[2]。Ⅳ類頂板處于煤礦北部、東部邊界位置，3-1煤頂板穩(wěn)定性類型主要是Ⅱ類頂板。

2 順槽支護(hù)設(shè)計(jì)方案

2.1 順槽支護(hù)模式

2-2上煤和2-2煤巷道高2.4m，以錨桿、鋼筋網(wǎng)片及錨索的方式支護(hù)處理，每列包含5個(gè)錨桿，間距設(shè)置為1-1.3×1m，巷道轉(zhuǎn)角位置錨桿間距是0.8m×0.8m。主運(yùn)順槽的錨索設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)2m×3m的規(guī)格進(jìn)行設(shè)計(jì)，且可以在轉(zhuǎn)角位置放置1根W鋼帶，全斷面放置鋼筋網(wǎng)片?；仫L(fēng)順槽錨索設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)2m×2m的規(guī)格設(shè)計(jì)，且同樣在轉(zhuǎn)角位置放置W鋼帶1根，斷面完全鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片。2-2上煤和2-2煤巷道幫部位置可以不防止支護(hù)網(wǎng)片，主要是對(duì)片幫實(shí)施支護(hù)處理。

3-1煤巷道高3.4m，可以應(yīng)用錨桿、鋼筋網(wǎng)片及錨索支護(hù)的方式處理，每一列包含5根錨索，間距在1-1.3×1m之間，巷道抹角位置間距是0.8m×0.8m。主運(yùn)順槽的錨索設(shè)計(jì)中，間距設(shè)計(jì)為3m，聯(lián)巷抹角位置增加W鋼帶1根，斷面均鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片。正幫不予支護(hù)處理，副幫幫錨桿距設(shè)置距離是1.5m×1.9m?；仫L(fēng)順槽錨索每排間距是2m×3m，每一排包含2根錨索。聯(lián)巷抹角位置位置增加W鋼帶1根，且斷面均實(shí)施網(wǎng)片鋪設(shè)處理。正幫支護(hù)散錨桿間距設(shè)計(jì)是1.5mm×1.02mm五花設(shè)計(jì)，副幫幫錨桿距離設(shè)計(jì)是1.5m×0.95m的五花設(shè)計(jì)。

2.2 材料參數(shù)

頂錨桿設(shè)計(jì)中，若巷道高度≥2.8m，則應(yīng)用φ18mm×2100mm螺紋鋼錨桿；若巷道高度＜2.8的情況下，則使用φ18mm×1800mm圓鋼錨桿。錨索規(guī)格設(shè)計(jì)為17.8mm×6500mm。鋼筋網(wǎng)片的參數(shù)設(shè)計(jì)，鋼筋φ6.5，網(wǎng)孔150mm×15mm，連接搭接100mm，網(wǎng)片寬度1.1m，網(wǎng)片長(zhǎng)度則需要依照巷道的寬度予以設(shè)計(jì)。

幫錨桿規(guī)格：3-1煤副幫選取16mm×1200mm的圓鋼錨桿，4冷拔絲，網(wǎng)孔參數(shù)是150mm×150mm，連接100mm，網(wǎng)片寬度1.6m[3]。網(wǎng)片長(zhǎng)度依照巷道的寬度進(jìn)行設(shè)計(jì)。正幫應(yīng)用18mm×1600mm的玻璃鋼錨桿。

2.3 理論計(jì)算核對(duì)

以工程類比法對(duì)支護(hù)參數(shù)選擇的合理性進(jìn)行分析，結(jié)合地質(zhì)環(huán)境，22上303掘進(jìn)工作面直接頂是粉砂巖、砂質(zhì)泥巖及中粒砂巖，厚度在1.6-6.7m之間[4]。老頂具體包含細(xì)粒砂巖、泥巖及粉砂巖等，厚度在5.9-12.5m之間。結(jié)合工作面地質(zhì)資料的巖性特征，可以應(yīng)用φ18mm×1800mm的圓鋼錨桿，對(duì)其支護(hù)參數(shù)核算，公式為：

錨桿長(zhǎng)度計(jì)算（懸吊理論）：L≥K·H+L1+L2

在公式中，L表示錨桿的長(zhǎng)度，單位是m；H表示冒落拱的高度，單位是m；K代表安全參數(shù)，通常K=1.5；L1表示錨桿進(jìn)入穩(wěn)定巖的深度，通常取0.7m；L2表示錨桿在巷道內(nèi)的外露數(shù)值，一般規(guī)定＜0.05m。

頂幫支護(hù)設(shè)計(jì)中，面積最大值是1.2×1=1.2m2。在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要綜合考量地質(zhì)環(huán)境、生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備應(yīng)用情況等因素，將錨桿加固的組合梁合理應(yīng)用到巖層中，細(xì)致核對(duì)錨索的間距，保證數(shù)據(jù)及參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性。

3 結(jié)語(yǔ)

煤礦頂幫支護(hù)設(shè)計(jì)的方式及重視程度，對(duì)整體煤礦生產(chǎn)工作的有序開(kāi)展、安全管理均能夠產(chǎn)生重要影響。在支護(hù)形式、參數(shù)不合理的情況下，則會(huì)直接造成資源浪費(fèi)、成本增加的問(wèn)題，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)人員的安全也會(huì)產(chǎn)生不利影響。現(xiàn)代煤礦設(shè)計(jì)單位需要強(qiáng)化頂幫支護(hù)設(shè)計(jì)的重視程度，發(fā)揮安全防護(hù)的作用，更好的達(dá)到生產(chǎn)目標(biāo)，提升經(jīng)濟(jì)效益。