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摘 要： 摘要:為防止趙莊煤業(yè)13102巷受重復(fù)采動影響出現(xiàn)大變形，采用現(xiàn)場調(diào)研、工程應(yīng)用的方法，從錨索選型、間排距設(shè)計(jì)、錨固力設(shè)計(jì)并達(dá)標(biāo)、錨固力長效保持等角度分析錨索補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)影響因素�；诖�，設(shè)計(jì)了13102巷正常區(qū)域和特殊區(qū)域頂板及巷幫錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，現(xiàn)場應(yīng)
摘要:為防止趙莊煤業(yè)13102巷受重復(fù)采動影響出現(xiàn)大變形，采用現(xiàn)場調(diào)研、工程應(yīng)用的方法，從錨索選型、間排距設(shè)計(jì)、錨固力設(shè)計(jì)并達(dá)標(biāo)、錨固力長效保持等角度分析錨索補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)影響因素�；诖�，設(shè)計(jì)了13102巷正常區(qū)域和特殊區(qū)域頂板及巷幫錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，現(xiàn)場應(yīng)用后，實(shí)現(xiàn)了13102巷的穩(wěn)定控制。
關(guān)鍵詞:錨索補(bǔ)強(qiáng);頂板支護(hù);幫部支護(hù);重復(fù)采動;現(xiàn)場應(yīng)用
長期以來，煤炭一直是我國的主要消費(fèi)能源，支撐著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。受煤炭資源賦存特征影響，我國煤礦以地下開采為主，需要掘進(jìn)大量的地下巷道，因此，巷道的穩(wěn)定控制是保證煤礦安全高效生產(chǎn)的重要因素之一。錨桿(索)支護(hù)屬于主動支護(hù)，支護(hù)效果好，廣泛應(yīng)用于我國大中小礦井[1-5]。根據(jù)礦井采掘規(guī)劃，趙莊煤業(yè)采用雙巷掘進(jìn)，巷道之間留設(shè)寬度為50m的煤柱，在煤柱下方布置了1條底抽巷進(jìn)行瓦斯抽采。根據(jù)現(xiàn)場反饋結(jié)果，13092巷圍巖受鄰近底抽巷掘進(jìn)影響(13092巷和13091巷之間煤柱下方)，幫部錨索預(yù)應(yīng)力嚴(yán)重衰減，在工作面采動期間，巷道出現(xiàn)了嚴(yán)重變形。
趙莊煤業(yè)13102巷服務(wù)于1310和1311工作面，13101巷與13102巷留設(shè)寬度50m的煤柱，兩巷掘進(jìn)前，在煤柱下方布置了1條底抽巷進(jìn)行瓦斯抽采，底抽巷與煤層間距15～16m，與13102巷水平距離20m，見圖1。13102巷掘進(jìn)揭露4.75m厚的煤層，頂?shù)装逡阅鄮r、砂質(zhì)泥巖為主。為防止13102巷受工作面重復(fù)采動影響，巷道出現(xiàn)嚴(yán)重變形，在趙莊煤業(yè)13102巷進(jìn)行必要的補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)巷道的穩(wěn)定控制。
1錨索補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)影響因素
錨索補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)需要考慮的因素有錨索選型、間排距設(shè)計(jì)、錨固力設(shè)計(jì)并達(dá)標(biāo)、錨固力長效保持。
1)錨索選型。主要是錨索長度，需要依據(jù)巷道變形規(guī)律和圍巖最大破壞深度，使錨索錨固段處于相對穩(wěn)定的深度中，防止錨索脫錨與圍巖同步鼓出，起不到應(yīng)有的作用。
2)間排距設(shè)計(jì)。目前主要問題是支護(hù)密度不足，鄰近巷道(13092巷)經(jīng)過補(bǔ)強(qiáng)的幫部，煤壁鼓出時(shí)，錨索位置鼓出量與錨索之間鼓出量明顯不同步，甚至使錨索剪切破壞。13102巷計(jì)劃采用對比試驗(yàn)的方式，對比不同支護(hù)方案下的支護(hù)效果，為最終補(bǔ)強(qiáng)方案確定提供依據(jù)。
3)錨固力設(shè)計(jì)并達(dá)標(biāo)。根據(jù)趙莊礦一盤區(qū)實(shí)際，幫錨索錨固力應(yīng)不小于26MPa，但由于受底抽巷瓦斯抽放鉆孔、煤質(zhì)酥軟、構(gòu)造區(qū)影響，有相當(dāng)部分錨索達(dá)不到設(shè)計(jì)錨固力，集中在中排和下排。錨固力不足最終造成錨索與煤壁同時(shí)鼓出，并未起到有效支護(hù)作用，因此，必須使錨固力達(dá)標(biāo)。在圍巖破壞深度增加以前，及早補(bǔ)強(qiáng)、超前注漿能夠一定程度上提高錨索錨固力，配合注漿加長錨固效果更佳。
4)錨固力長效保持。即使初始錨固力能夠達(dá)標(biāo)，隨著圍巖變形，破壞深度增大，裂隙增多，錨固力逐漸散失，并且越到工作面后方，破壞深度越大，影響越嚴(yán)重，最終可能造成錨固失效。因此，必須使巷道破壞深度達(dá)到最大時(shí)，錨索仍有較大錨固力。
213102巷錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)技術(shù)
2.1頂板錨索補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)
2.1.1正常區(qū)域
頂板錨索原布置方式:大部分為全錨索，每排5根，排距1.2m，錨索長度6.4m。
錨索補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì):補(bǔ)強(qiáng)錨索每排3根，均布置在原錨索空隙正中位置，五花布置。第一排錨索從靠近左幫開始，最左幫1根打在原錨索第1根和第2根正中，中間1根打在原錨索第2根和第3根正中，最右?guī)?根打在原錨索第4根和第5根正中。第二排錨索從靠近右?guī)烷_始，錨索長度8.4m，見圖2。補(bǔ)強(qiáng)錨索均采用3支錨固劑，先放1支規(guī)格為MSK2335，后放2支規(guī)格為MSZ2360，鉆孔直徑30mm，鉆孔深度8050～8150mm，錨固長度為1970mm，預(yù)緊力不小于150kN，錨索外露長度為鎖具以外150～250mm，下同。
2.1.2特殊區(qū)域
橫川口前后20m頂板暴露范圍大，應(yīng)力集中，架棚區(qū)、破碎區(qū)、構(gòu)造區(qū)頂板完整性差、強(qiáng)度低，是頂板下沉最嚴(yán)重區(qū)域，也是最大的安全隱患。如果支護(hù)強(qiáng)度不足，頂板將會發(fā)生較大下沉且逐漸惡化，甚至發(fā)生冒頂。錨索必須加密。必要時(shí)對出現(xiàn)破碎區(qū)域及時(shí)架棚并采用“一梁四柱”支撐方式。
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錨索補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì):補(bǔ)強(qiáng)錨索每排4根錨索，均布置在原錨索空隙正中位置，錨索長度8.4m，見圖3。
2.2幫部錨索補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)
2.2.1正常區(qū)域
1)在原兩排錨索正中補(bǔ)打1排錨索，補(bǔ)打錨索每排3根，錨索型號SKP22-1/1720-8400mm。最上1根錨索距離頂板800mm，仰角11°;第2根錨索距離上部錨索1500mm，仰角0°;第3根錨索距離第2根錨索1500mm。新補(bǔ)打的1排錨索之間使用1根鋼筋梯梁連接在一起。
2)在原錨索兩根之間正中位置再補(bǔ)打1根錨索，錨索型號SKP22-1/1720-8400mm，仰角0°，使最終形成“三三三三三”錨索布置形式。補(bǔ)強(qiáng)后錨索布置形式見圖4。
2.2.2特殊區(qū)域
13102巷所有的橫川口前后20m、架棚區(qū)、破碎區(qū)、構(gòu)造區(qū)為特殊區(qū)域。此段頂板壓力作用明顯，根據(jù)13092巷觀測結(jié)果，預(yù)計(jì)是巷道變形最為嚴(yán)重的區(qū)域，計(jì)劃對幫錨索進(jìn)行加密設(shè)計(jì)，見圖5。
1)在原兩排錨索正中補(bǔ)打1排錨索，補(bǔ)打錨索每排4根，錨索型號SKP22-1/1720-8400mm。最上1根錨索距離頂板800mm，仰角11°;第2根錨索距離上部錨索1100mm，仰角0°;第3根錨索距離第2根錨索1100mm，仰角0°;第4根錨索距離第3根錨索1100mm，仰角0°。新補(bǔ)打的1排錨索之間使用1根鋼筋梯梁連接在一起。
2)在原錨索兩根之間正中位置再補(bǔ)打1根錨索，錨索型號SKP22-1/1720-8400mm，仰角0°，使最終形成“四三四三四”錨索布置形式。
3圍巖控制效果分析
13102巷錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用于趙莊煤業(yè)13102巷，同時(shí)采用十字測試法，監(jiān)測了巷道變形情況。圖6、圖7分別給出了1310工作面和1311工作面采動期間巷道變形情況。
受1310工作面采動影響，巷道頂板最大變形量約64mm，兩幫最大變形量約72mm，受1311工作面采動影響，巷道頂板最大變形量約200mm，兩幫最大變形量約222mm。整體來看，13102巷在服務(wù)期內(nèi)，圍巖變形量和變形速度均較小，表明了13102巷錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)技術(shù)的合理性和優(yōu)越性。——論文作者：張雪峰