耿村煤矿高应力煤巷锚网支护技术研究.pdf

397视界观 .2020.8 社会科学 耿村煤矿高应力煤巷锚网支护技术研究 张伟 （河南能源义煤公司耿村煤矿，河南，渑池 472400） 摘 要针对耿村煤矿煤层厚度大，冲击地压强，井田压力大，巷道变形严重等情况，为使今后的巷道支护更加合 理，减少巷道维修工程，以 13230 工作面为试验巷道，采用高预应力锚杆锚索组合支护系统对巷道进行支护，并在 掘进期间利用钻孔、爆破和煤层注水进行联合卸压。自 13230 上巷从开始实施新的支护方案以来，围岩完整性得到 较好控制，顶板下沉和地板底鼓均不明显。 关键词巷道；锚网索；高应力；卸压 一、试验地点地质与生产条件 耿村煤矿 13230 工作面位于东三采区皮带下山东侧， 13230 上巷沿 13210 采空边缘掘进，与 13210 采空区之间净 保护煤柱 6m-8m，沿 2-3 煤底板留底煤厚约 2m 掘进，巷道掘 进断面为三心拱形，掘进宽 7500mm，高 4600mm，长 1088m。 2-3 煤平均厚度 10.2m，煤层倾角 11～ 13，2-3 煤无 伪顶，直接顶为灰黑色、黑色泥岩，平均厚 31.5m，泥岩之 上为粉砂岩、中粒砂岩、泥岩互层。煤层直接底为灰色泥岩， 平均厚度 1.5m，老底为灰色、黑灰色细砂岩与粉砂岩互层， 平均厚度 12.5m。13230 工作面平均采深 622m，煤层顶部存 在巨厚砾岩层，砾岩层厚约 380m，与煤层层间距 240m，处于 冲击地压危险区域。13230 上巷掘巷过程中将进行放炮卸压、 钻孔卸压及煤层注水卸压。 二、 13230 上巷锚杆支护设计优化 13230 上巷断面尺寸如下断面为三心拱形，掘进宽度 7.5m， 掘进高度4.6m。 经过数值模拟分析， 结合工程实践经验， 确定 13230 上巷采用高预应力锚杆锚索组合支护系统，支护 方案如下。 （一）顶板支护 锚杆形式和规格杆体为 22 左旋无纵筋螺纹钢筋， 钢号为 BHRB500 号，长度 2.4m，杆尾螺纹为 M24。锚固方 式树脂加长锚固，采用两支树脂锚固剂，一支规格为 MSCK2500，另一支规格为 MSZ2360，钻头直径 30mm，钻孔直 径为 30mm，锚固长度 1200mm。锚杆布置锚杆排距 900mm， 间距 950mm，拱顶每排布置 10 根锚杆。锚杆角度全部垂直 拱顶布置。锚杆预紧扭矩≥ 300Nm，禁止超过 500Nm。 锚索锚索形式和规格锚索材料为 18.9mm，17 股高强 度低松弛预应力钢绞线，长度 6300mm 和 4300mm，钻头直径 30mm，钻孔直径 30mm。采用一支 MSCK2500 和两支 MSZ2360 树 脂 锚 固 剂 锚 固， 锚 固 长 度 1520mm。 锚 索 托 板 采 用 30030014mm 高强度可调心注浆托板及配套锁具，高度不 低于 60mm，承载能力不低于 400kN。 锚索布置每两排锚杆 打设 5 根锚索，锚索间距 2850mm 和 1900mm，排距 1800mm。 锚索角度全部垂直拱顶布置。要求锚索初始张拉不低于 260kN，预紧力损失后不低于 200kN。 （二）巷帮支护 锚杆形式和规格杆体为 22 左旋无纵筋螺纹钢筋， 钢号为 BHRB500 号，长度 2.4m，杆尾螺纹为 M24。锚固方 式树脂加长锚固，采用两支树脂锚固剂，一支规格为 MSCK2500，另一支规格为 MSZ2360，钻头直径为 30mm，钻孔 直径 30mm，锚固长度 1200mm。 锚索形式和规格锚索材料为 18.9mm，17 股高强度低松 弛预应力钢绞线，长度 4300mm，钻头直径 30mm，钻孔直径 30mm。采用一支 MSCK2500 和两支 MSZ2360 树脂锚固剂锚固， 锚固长度 1520mm。锚索托板采用 30030014mm 高强度 可调心托板及配套锁具，高度不低于 60mm，承载能力不低于 400kN。 锚索布置每帮每两排锚杆打设 1 根锚索，锚索距 离底板垂直距离为 500mm，排距为 1800mm。锚索角度两帮 锚索水平打设。锚索初始张拉不低于 260kN，预紧力损失后 不低于 200kN。 三、掘进期间的卸压措施 （一）迎头爆破卸压 13230 上巷在掘进正头布置两个爆破卸压钻孔，与巷道掘 进方向一致，孔口距底板 1.0 ～ 1.5m，距上下帮各 1m，孔深 20m，孔径 125mm，卸压 20m 后可掘进 10m，依此循环。 （二）下帮钻孔卸压 在 13230 上巷下帮每隔 1m 施工一个直径 125mm 卸压钻孔， 钻孔倾角不超过 3，距底板 1-1.5m，孔深不低于 20m，划 分为危险区域的孔深不低于 25m，卸压钻孔紧跟皮带大架机 尾，用黄泥封孔大于 2m。 （三）煤层注水 13230 上巷掘进期间，在下帮煤壁每隔 10m 施工一个注 水钻孔，上下布置，深浅交替，上排孔距底板 1.5m，孔深 80m，坡度 -1，下排孔距底板 1.2m，孔深 90m，坡度 -11， 钻孔直径 75mm，注水压力不小于 6.5MPa，单孔浅孔注水量 290t，深孔注水量 341t。单孔浅孔注水时间 12d，深孔注水 时间 14d，采用水泥砂浆封孔，封孔长度不低于 8m。注水时 随时观察煤壁，当发现煤壁渗水或注水压力降至原压力的 1/3 时，方可停止注水。正在注水的钻孔，不得滞后掘进工 作面 100m。 （四）断底炮卸压 13230 上巷断底炮布置包括两部分，一部分是两帮底角每 间隔 1m 施工一个钻孔，与底板夹角为 45。另一部分是沿 巷道走向每间隔 20m 施工一组横向断底爆破，每组施工三个 钻孔，垂直底板钻进，钻孔施工见岩为止，钻孔施工完毕后 间隔爆破， 巷道一侧第1、 3、 5个为爆破孔， 第2、 4、 6 个孔为注水孔，炸药使用乳化炸药，钻孔深度小于 6m 时，装 药用量为 0.5 节（0.9kg），钻孔深度大于 6m 时，装药用量 为 1 节（1.8kg），巷道断底爆破完成后，将未爆破的钻孔连 接上清水管， 进行静压注水， 断底爆破施工进度紧跟皮带大架。 四、实施效果 13230 上巷从开始实施新的支护方案到目前正常回采，巷 道锚杆锚索一级主动支护体系建立，保证了支护范围内围岩 完整性，掘进和回采期间整体变形量不大，顶板下沉和地板 底鼓均不明显，减少了巷道扩修次数，减轻了劳动强度和支 护密度，降低了支护成本，提高了掘进、回采效率，有效降 低了顶板冒落，地板底鼓的可能性和次数，大大提高了冲击 地压防治效果，保证了矿井的安全生产。 参考文献 [1] 冯昊 . 采矿工程中的巷道掘进机支护探究 [J]. 当代化工研 究，2020.0566-67. [2] 孟庆妮 . 近距离煤层采空区下工作面巷道支护研究 [J]. 煤 炭工程，2020.0573-76. 作者简介张伟（1987-），男， 现任河南能源义煤公 司耿村煤矿综掘一队技术员。