柔模混凝土沿空留巷支护设计——以霍尔辛赫3801工作面为例

柔模混凝土沿空留巷支护设计一以霍尔辛赫3801工作面为例摘要：本文以以霍尔辛赫3801工作面为例，结合工作面沿空留巷时面临的巷道围岩变形严重、支护困难等问题，在原支护形式的基础上针对留巷采空区侧巷帮使用柔模混凝土进行加强支护，有效保障了霍尔辛赫3801工作面施工的安全性、经济性。关键词：柔模混凝土：沿空留巷：支护沿空留巷工作面设计模式作为煤矿开采用广泛应用的一种模式，能够有效解决煤矿开采过程中面临的瓦斯积聚困境，提升回风巷的整体通风环境。然而，对于深部矿井来说，因为高应力环境的影响，沿空留巷的围岩变形情况一直得不到有效解决，受工作面二次采动的影响，巷道围岩破碎更加严重，致使留巷内的支护效果降低，巷道大量变形，不得不进行频繁巷修以保证工作面顺利回采。针对上述问题，必须要在基础支护的同时，着重针对沿空留巷进行补强支护，才能有效保障流巷的顺利使用。一、工作面概况地面位置：东侧为CZ-21、农牧园、宋村中学、宋村粮站、宋村道班、长治市绿森食品有限公司、古德曼钓鱼园、养殖场、钓鱼池：西侧为CZ-22、CZ-26、商品混凝土公司：北侧为CZ-27、万成农牧生态园、停车场、欣生源蔬菜种植厂：南侧为山西煤层气集输有限公司。井下位置：位于矿井八盘区，东侧、北侧未掘进，西侧为3802、3803工作面，南侧为八盘区盘区巷道及3605工作面（已经回采完）；地面标高933-939m,工作面煤层底板标高396-432m,工作面埋藏深度507m~5537m。3801工作面切眼长度250m,运输顺槽长度1352m,进风顺槽长度1296m,回风顺槽长度1310m,计划在进风顺槽留巷。本工作面开采的3号煤层，位于山西组下部，煤层平均厚度为6.12m,煤层倾角1一9°，平均5°。煤层结构简单，含炭质泥岩夹矸1层，厚度变化不大。属稳定型煤层，变异指数为0.09，可采指数为100%。煤层物理性质为黑色或黑灰色，条痕为深黑色，参差状及贝壳状断口，玻璃一金刚光泽，内生裂隙较发育。宏观煤岩类型以光亮型煤为主，暗煤次之，夹镜煤条带。细-中条带状结构，层状构造。宏观煤岩组分以半亮-光亮型煤为主，中间夹矸，岩性为炭质泥岩。结构为：4.10(0.35)0.90。-1-根据八盘区3801综采放顶煤工作面设计说明书煤层顶底板综合柱状图情况见图1。顶底板名称岩石名称厚度〔m)岩石描运砂质泥岩砂质泥岩，深灰色，砂质分布不均匀，与下伏岩2.05层呈明显接触，半坚硬，块状。纽粒砂岩，深灰工，细粒砂质结构，长石次之，细拉妙岩0.83老顶不英为主，小型交惜层理，屮厚层状烘泥岩0.70泥岩，深灰色，松软，含植物化石。砂质泥岩，深灰色，砂质分布不均匀，与下伏岩砂质泥岩2.55今层呈明显接触，半坚硬，块状。底直接项细拉妙岩纽粒砂岩，深灰么，细粒砂质结构，长石次之，11.65板不英为主，小型交错层班，巨厚层状。岩伪顶泥岩泥岩，深灰色，块状，丰富含植物化石，具滑面，0.71怡断口参关状。煤层物理性质为黑色或黑灰色，条痕为深黑色，3#煤层6.12参差状及贝壳状断口，玻璃一金刚光泽，内生裂脉较发育。白接底泥岩0.82泥岩，深灰色，块状，言含植物化石，具滑面。中粒沙岩，深灰色，中粒砂质结构，中厚层状，老底中粒砂岩1.75石页为主，长石次之，含云母片及菱钦矿环块小型交错层理，与下伏岩层呈明显按触，半坚硬。图1煤层顶底板综合柱状二、基本支护设计3801工作面进风顺槽一次性掘进大断面宽6.0m,高3.5m,断面面积21m2,采用锚杆(索)金属网+钢筋梯子梁联合支护，设计留巷长度1341m。(一)顶板支护1、锚杆支护参数锚杆形式和规格：选用钢号为500#的高强度锚杆，杆体为左旋螺纹钢筋，杆体直径22m,长度2.4m:杆尾螺纹公称直径为M24。锚杆布置：锚杆排距为1000mm,每排7根锚杆，间距950mm:两肩角锚杆与垂线夹角为15°，其余垂直煤岩面打设。顶钢筋梯子梁规格：钢筋托梁采用中16mm的钢筋焊接而成，宽度80mm,长度根5800mm。锚杆配件：采用高强螺母，单泡让压管，减摩垫圈、调心球垫圈，托板采用150×150×12mm蝶形高强度托盘。网片规格：采用10#铁丝编织成的金属菱形网，网孔规格50×50mm。锚杆布置：锚杆间排距950mm×1000mm,每排6根锚杆。2锚杆锚固力：锚固力要求230KN。2、锚索支护参数锚索形式和规格：采用中22×7300mm的19股高强度低松弛预应力钢绞线。锚索布置：锚索沿巷道前进方向按3-0-3布置，锚索间距1700mm,排距2000mm。锚索角度：全部垂直顶板煤岩面打设。锚索托板：采用高强度拱形可调心托板及配套锁具。尺寸为300×300mm,高度不低于60mm,厚度不小于16mm,中心孔径比钢绞线公称直径大2-4mm。托板材质为Q235钢，承载能力不低于550N。锚索锁具应与所选用钢绞线的规格和强度级别相匹配，其承载能力不小于锁体极限拉断力。(二)两帮支护锚杆形式和规格：选用钢号为500#的高强度锚杆，杆体为左旋螺纹钢筋，杆体直径22mm,长度2.4m:杆尾螺纹公称直径为M24。锚杆布置：锚杆排距1000mm,间距1000mm,每排4根锚杆，全部垂直煤岩面打设。锚杆配件：采用高强螺母，单泡让压管，减摩垫圈、调心球垫圈，托板采用150×150×12mm蝶形高强度托盘，两帮底锚杆不上让压管。帮钢筋梯子梁规格：钢筋托梁采用中16mm的钢筋焊接而成，宽度80mm,长度3400mm。网片规格：采用10#铁丝编织成的金属菱形网，网孔规格50×50mm。锚杆锚固力：锚固力要求230KN。三、进风顺槽补强支护设计3801工作面煤层均厚6.12m,平均巷高3.5m,底煤厚度2.62m。直接顶细粒砂岩均厚11.65m,是较为稳定岩层，基本支护已设计锚索长度为7.3m,已达到较为稳定、坚硬的关键层位置，所以确定补强锚索长度为7.3m。为防止采空区滞后压力显现时，顶板沿墙体发生剪切、台阶下沉现象，需在原巷道顶网的基础上再铺设双层金属网进行加固。巷道全断面，沿巷道纵向方向铺设由8#铁丝编织而成的双层金属网，网孔规格50×50mm,采用16#铁丝双丝扣扣绑扎。对于补强锚索支护设计，主要措施包含以下几点：(1)布置形式：巷道总宽6000mm,留巷宽4500mm,顶板锚索补强后形成5-6-5布置形式。(2)支护要求：顶板3-0-3布置基本支护中，见3补3形成6，见0补5形成5，具体打设要求如下：原支护锚索为3这一排补强时，在距回采侧600mm处、2300mm处、3850mm处分别打设三根锚索，靠近回采侧两根补强锚索用W钢带配双钢筋托梁连接：原支护锚索为0这一排补强时，在距回采帮1200mm处、2100mm处、3000mm、3900mm、4800mm处打设五根锚索，靠近回采侧两根补强锚.3索用W钢带配双钢筋托梁连接。(4)规格型号：Φ22mm、L7300mm的19股高强度低松弛预应力钢绞线。(5)锚固方式：采用四卷树脂锚固剂锚固，1卷MSK2335树脂锚固剂和3卷MSZ2360树脂锚固剂，锚具为KM22-1820,锚固力为320KN。(6)锚索张拉预紧：锚索初次张拉力要达到320kN。(7)W型钢带：原支护锚索为3这一排靠近回采侧两根补强锚索采用W钢带配双钢筋托梁组合支护，