良相煤礦支護技術(shù)改革的探索及實踐

良相煤礦的地質(zhì)條件比較復雜，且煤層比較松軟，頂板的巖性較為脆弱，抗壓強度較低，很容易發(fā)生斷裂問題。良相煤礦的底板為泥巖，遇水會發(fā)生膨脹問題，加快了巷道的變形速度，降低了掘進效率，加大了維護難度，也增大了維修成本。
　　 1 煤礦生產(chǎn)支護的意義
　　煤礦支護直接影響著煤礦的開采效率，我國煤炭行業(yè)中用于支護方面的木材可以達到400萬噸左右，鋼材接近50萬噸，加上水泥以及各種制成品等，每年需要的直接費用可以達到20 億元人民幣。由此看出，煤礦支護技術(shù)直接影響著企業(yè)的經(jīng)營效果。
　　 2 煤礦地質(zhì)條件
　　 2.1 礦井地質(zhì)條件
　　良相煤礦礦井總共包含煤5層，被命名為3上、3、5 上、5下以及6煤層，其中5下煤層間距較大，屬于可開采煤層。且3號煤層大部分出現(xiàn)斷失，僅局部可開采，其余為不可開采煤層。
　　 2.2 圍巖抗壓強度測試
　　技術(shù)人員對圍巖進行取樣，并進行相關(guān)的抗壓強度測試，5 下煤層呈黑灰色，主要為粉煤，偶見細條帶狀，結(jié)構(gòu)比較復雜且穩(wěn)定。煤層厚度為6.1m，平均厚度為2.1m。煤層直接頂為碳質(zhì)泥巖與泥巖，基本頂為粉砂巖，砂質(zhì)泥巖，直接底為砂質(zhì)泥巖與泥巖，老底為粉砂巖。
　　 3 煤礦支護設(shè)備分析
　　綜采工作面的代表性支護設(shè)備便為液壓支架，其不但包括整架通用的技術(shù)條件、液壓支架參數(shù)，還包括特殊液壓支架條件、無縫鋼管等材料的焊接施工、密封元件、液壓系統(tǒng)以及閥管路輔助件等系列的使用標準。
　　錨桿支護屬于十分有效的支護方法，且理論的研究有效推動了支護技術(shù)的廣泛推廣與應用。通過錨桿支護方法可以將巷道開挖后的圍巖受力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿蚴芰顟B(tài)，提高了自身的承載強度與能力，可以達到進一步控制圍巖的目的。在巷道掘出后，技術(shù)人員應及時安裝錨桿，并施加足夠大的預緊力，對圍巖進行徑向約束，確保巖石可以承受三維應力的作用，在提升圍巖承載強度的基礎(chǔ)上提升錨桿與承載層支護體系的整體承載能力。隨著礦井支護技術(shù)的快速發(fā)展，井下開采的主要方向便是連續(xù)開采，跨度變?yōu)閹装倜咨踔翈浊?，巖體變形范圍不斷擴大，對此，錨桿類支護的擠壓加固作用不在重要，無法滿足實際開采需求。除此之外，在煤礦支護期間，單體液壓支柱、滑移支架、乳化液泵站以及金屬頂梁等均屬于支護設(shè)備，且隨著綜采的不斷普及，單體液壓支柱以及金屬頂梁的使用頻率也在下降，其主要被用于超前支護以及中小煤礦炮采工作面支護過程中。
　　 4 圍巖抗壓強度測試
　　通過表1可以得知，5 下煤層為碳質(zhì)泥巖，厚度范圍為0.57 至2.22m，基本頂為粉砂巖與泥巖，厚度范圍在4.9 至16.04m之間。由此看出，直接頂與基本頂均為抗壓強度較差的巖層，穩(wěn)定性較低，不利于進行支護。
　　 5 巷道斷面支護參數(shù)設(shè)計
　　為了有效掌握5下煤層圍巖的實際移近情況，技術(shù)人員在結(jié)合架棚支護方案的基礎(chǔ)上結(jié)合各種支護方式有缺點與良相煤礦的條件，在5下煤層中增加了錨網(wǎng)索聯(lián)合支護巷道斷面。一方面原有的架棚采用礦用工字鋼支護梯形架棚巷道的支護方式，其凈高為2m，內(nèi)徑為2.4m，幫頂采用聚乙烯黑塑料進行。
　　另一方面，錨網(wǎng)索聯(lián)合支護矩形巷道凈寬為3.2m，凈高為2.6m。錨桿采用20×2200mm規(guī)格，頂間排距為800×800mm。同時，使用高強度預應力錨索，頂板進行雙排布置，間距為1500×2400mm。金屬網(wǎng)選擇利用直徑為4mm的冷拔絲支撐網(wǎng)格為40mm，頂網(wǎng)格為900×3000mm，幫網(wǎng)規(guī)格為900×1000mm。
　　 6 圍巖變形觀測
　　技術(shù)人員利用十字測量法觀測架棚巷道的表面位移，按照兩條測布置測點，水平測線的距離代表了水平方向巷道的變形數(shù)值，豎直測線的距離代表巷道頂?shù)装宓淖冃螖?shù)值，在掘進巷道時開始，連續(xù)觀測三個月。采用十字測量法觀測錨網(wǎng)索巷道的表面位移，水平測線代表了巷道頂?shù)装宓淖冃瘟?，豎直測線代表巷道兩幫變形量，各測點到中心的距離代表兩幫壓力的大小以及頂板的下沉量。在掘進期間及時布置各測點，并由掘進巷道時開始，連續(xù)觀測三個月。
　　 7 圍巖變形觀測結(jié)果
　　技術(shù)人員觀測不同支護條件下巷道圍巖的變形情況，得出架棚支護與錨網(wǎng)索聯(lián)合支護下巷道圍巖的變形特點。觀測可知，錨網(wǎng)索聯(lián)合支護下頂?shù)装逡平颗c兩幫移近量比架棚支護下的圍巖變形量小，且可以有效減少頂?shù)装逑鄬σ平颗c兩幫相對移近量，具備較好的支護效果。
　　 8 結(jié)束語
　　良相煤礦的地質(zhì)條件比較復雜，圍巖較易破碎且頂?shù)装鍢O易發(fā)生斷裂問題，針對此技術(shù)人員提出了利用錨索聯(lián)合支護的方案，煤礦生產(chǎn)企業(yè)采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護技術(shù)可以減少約73%的巷道兩幫相對移近量，得出錨網(wǎng)索聯(lián)合支護方法可以更好的控制巷道的變形問題，提高了巷道掘進工作的安全性，確保了煤礦開采的安全性與穩(wěn)定性。