堅硬頂板回采巷道支護技術研究

1 工程概況
　　某礦通過三座礦井合并而成，批準礦井生產能力90萬t/a，主要開采4號、5號、8號、9號煤礦層其中80105 工作面在開采，煤礦8號煤層的平均厚度為3.25m，密度為1.14t/m3，煤礦層的走向為南北走向，同時東西傾角為40度到100度之間屬于水平煤層的開采條件。8號煤層在頂板上不為石灰石頂板，底部為你延時煤層的傾向等級為二級，屬于自燃煤層。該煤層的整體構造相對比較簡單，并沒有產生下陷或者是裂縫的情況。瓦斯的涌出量為0.11m3/min，相對瓦斯的涌出量為1.57m3/min，通過測試之后得出低壓處于正常狀態，沒有產生沖擊地壓和動力低壓的現象，8號煤層在頂板上作為石灰巖或者是泥巖，并且在底部的材質情況為細砂巖泥巖的硬度為2～3級，屬于比較堅硬的煤質層。
　　 2 巷道圍巖穩定性的分類
　　煤礦開采巷道圍巖的穩定性分類，主要是針對巷道內部巖石的具體條件，在對應的條件下對工程類別的基礎進行判斷，這也是支護方案保障的前提。但是因為巷道圍巖的穩定性受到了圍巖性質以及圍巖應力的區分，在圍巖的構造情況下破壞比較嚴重，巷道斷面的大小和形狀不一，巷道支護的方式等因素的影響比較明顯，并且在通過回采巷道的沖擊下會承受較大的壓力，移動支撐壓力和壓力降低問題比較明顯。針對上述的問題分析使用比較廣泛的模糊類聚分析的方式，對巷道內部的巖石進行了分類。
　　在選用回采巷道巖石穩定性的分類指標過程當中，基于易量化和容易獲得的基本性原則，選取直接頂層煤的單向抗壓強度，巷道的具體埋藏深度有效的計算出煤層垮落的距離，通過對煤層的厚度和高度的比值對航道寬度等作為分類指標。模糊聚類的實施方式存在很多種，通常情況下采用模糊等價關系距離的方式，具體的操作流程為將模糊相近的矩陣進行改造，使其具有優秀的傳遞性，并且轉化成為模糊等價關系，在給出了不同參數進行類聚，保證了參數取值分類的需求。通過由大到小或者是由小到大的順序來進行取值和試驗，并且在試驗過程當中采用抽樣調查的方式，保證最終的數值符合測試要求。依照礦井的具體開采狀況來分析，在礦井的整體走向為由南到北傾斜向西的整體構造，同時在單斜構造的基礎之上，煤礦整體的形狀坡角相對較好，并且在內部沒有檢測到煤礦斷層的現象，在整體的構造上屬于比較簡單的類型，在有效結合了8號煤層的工作面和回風槽的巖石類型，進行了有效的分類，在分類的結果上設定為二級，屬于穩定性圍巖分類。依照航道頂板支護方式和參數的選取，對工作面巷道的錨桿和鋼筋量進行了有效的支護，充分保證了錨索的支護能力。
　　 3 工作面順槽頂板錨固參數設計
　　通過相關的地質數據報告可以看出在該8號煤層的開采過程當中，每層頂端的石灰巖或者是泥巖，量相對比較豐富，通過對現場鉆孔試驗分析，可以看出直接停板的名言，抗壓強度為1.20MPa，13.6MPa平均為12.8MPa。屬于軟土質巖土類型，在實際的抗拉強度上為0.2MPa到0.5MPa，平均為0.3MPa。凝聚系數為2.4MPa。會員整體的抗壓力強度為63.5MPa到68.5MPa，平均為65.5MPa，屬于質地比較堅硬的巖石，在經過系統的勘測工作之后，可以看出在巷道內部直接通過巖石頂板的厚度相對較薄，同時在巖石的強度上比較低，完整程度交叉會隨著煤礦巷道開采過程中的推進而產生損壞。在錨固參數計算過程當中，需要充分的考慮到基本頂層石灰石巖石強度。通過上述的計算分析之后，有效確定了錨桿在運用直徑為22mm，長度為2.5m的左旋螺紋錨桿，錨桿的排距為1.0×1.1m，每個頂板上布置五根錨桿同時在錨桿的兩側設定為三根錨桿和兩個低幫錨桿來進行支護。采用了W形鋼鐵結構和菱形的金屬網型支護結構，在網孔的尺寸設定為50×50mm，錨索采用直徑為50mm的長度大小，在進行巷道的挖掘過程當中，巷道底部的底板移動量最大為96mm，同時在兩側的移動量為46mm，在航道挖掘進入到18 地之內，行到周圍的巖石會表現得比較堅硬，同時也趨于更加穩定，圍巖的最大形變量為2.3mm。在工作過程當中，受到了顏體移動的影響，在巷道前方的30m范圍之內的巖石形變比較明顯，看到底部的板體移動量為401mm，兩側的移動量最大為198mm，最大形變量為6.1，整體表現知乎性良好，可以滿足基本的煤礦生產需求。
　　 4 結束語
　　針對深埋煤層巷道圍巖的支護性問題，相關的研究人員也做出了大量的工作和研究并且取得了初步的成果，但是因為在深埋地下的巷道和支護的難題仍然沒有得到充分的解決，在本文當中就以具體的煤礦開采環境為例，對工作面回采巷道進行支護設計分析，并且對之后的效果作出了科學合理的評價，對煤礦開采工作提供了科學的借鑒。