大断面机头硐室优化设计.doc

大断面机头硐室优化设计 刘宝月 【兖矿集团有限公司济宁三号煤矿，山东 济宁 272069】 摘 要 济宁三号煤矿由于煤巷胶带输送机机头硐室断面较大，最大跨度达6.3m，给支护施工造成较大困难。根据现场条件，在断面尺寸、形状、支护参数等方面进行了多次优化设计，本文介绍了优化设计的依据及效果，将为同类工程提供参考设计数据。 关键词 大断面 机头硐室 优化设计 支护 ---------------------------------------------------------------------- 1 概 况 济三煤矿是一座年生产500万t的特大型矿井，工作面生产能力较大，顺槽一般采用SSJ1200/43315、SSJ1200/43200型胶带输送机，机头硐室一般布置在全煤中，煤层厚度3～6m。老顶为中砂岩及细砂岩，厚度15～30m，岩石坚固性系数f值为8～10；直接顶为粉砂岩及粉细砂岩互层，厚度0～19m，岩石坚固性系数f值为4～6；大部分没有伪顶；直接底为铝质泥岩，厚度0～4m，岩石坚固性系数f值为4～6；老底为粉细砂岩互层，厚度2～15m，岩石坚固性系数f值为6～8。由于机头硐室断面较大，给巷道支护带来了一定的难度。 2 硐室断面设计和支护参数 2.1 硐室断面设计 机头硐室断面大小设计主要依据设备的尺寸和规程有关安全间隙的要求确定，机头硐室宽度为6.1m、高度为3.2m。 机头硐室断面形状设计主要依据煤层厚度及其顶底板条件确定，当煤层厚度在3m左右时，由于顶板较硬，完整性较好，采用矩形断面；当煤层厚度在5～6m左右时，由于煤层较破碎，顶煤很难留住，一般采用拱形断面。断面形状如图1、图2所示。 图1矩形硐室断面示意图 图2拱型硐室断面示意图 2.2 硐室支护设计 采用松动圈理论设计锚、网支护参数。实测3下煤采前静态松动圈L1顶部为1.3～1.4m，帮部为1.0～1.1m，动压下最大松动圈Lmax1.8～1.9m。由于机头硐室距停采线120m左右，处于采动影响范围之外，因此，用采动影响以前静态松动圈为依据进行大面积机头硐室支护参数设计。 2.2.1 支护参数 （1）顶部锚杆 顶部锚杆为直径22mm、长2200mm螺纹钢锚杆，间排距800800（mm），用1卷CK2350和2卷K2350型树脂锚固剂全长锚固，锚固力要求不小于150kN。 （2）帮部锚杆 帮部锚杆为直径22mm、长1800mm螺纹钢锚杆，间排距800800（mm），用1卷CK2350和1卷K2350型树脂锚固剂加长锚固，锚固力要求不小于80kN。 （3）金属网与钢筋梯 由于顺槽胶带输送机机头硐室为临时硐室，服务年限不长，因此，采用了不喷浆的锚、网、梯支护。金属网为8铁丝编制的经纬网，网格为5050（mm），规格1.04.5（m），避免了破碎煤（矸）落下伤人。钢筋梯用直径12mm的钢筋焊接而成，顶部钢筋梯规格703200（mm），帮部钢筋梯规格702800（mm），有效地加强金属网的整体性。 （4）锚索加固 由于机头硐室断面较大，采用锚索加固技术，锚索为直径15.24mm、长6500mm的钢绞线，间排距为1.52.4（m），锚固力要求不小于180kN。由于锚固有效深度达到6.0m，因此提高了锚、网支护的可靠性。 2.2.2施工工艺 采用MRH-S100型综掘机割煤，确保硐室不超宽、不超高，保证好设计断面。前期跟SGB620型刮板机运输，后期跟SJ-800型胶带输送机。配备气动锚杆钻机安设顶板锚杆、锚索，用煤电钻或风钻安设帮部锚杆，采用综掘机施工有效地减小了松动圈的范围，确保了硐室的支护质量。 3 施工效果 上述大断面硐室优化设计已先后施工了29个煤巷胶带输送机机头硐室，其顶底板移近量及两帮变形量均符合设计要求（个别围岩破碎处除外），既满足了硐室安全使用，降低了支护成本，又提高施工速度，取得了较好的技术经济效益。实践证明，根据不同煤厚大断面机头硐室采取不同形状，根据不同岩性采取相应锚索加固措施，将大大有利于大断面顺槽胶带输送机机头硐室支护安全，成本降低，快速施工。 作者简介 刘宝月 男，1963年8月出生，1995年毕业于山东矿业学院，现任兖矿集团有限公司济宁三号煤矿设计室主任，多年从事现场采矿设计工作。 （收稿日期2008-3-31；责任编辑陈桂娥）