浅谈K2灰岩支护形式的选择

闫勇生

（霍州煤电集团洪洞悦昌煤业有限责任公司，山西 洪洞 031600）

·技术经验·

浅谈K2灰岩支护形式的选择

闫勇生

（霍州煤电集团洪洞悦昌煤业有限责任公司，山西 洪洞 031600）

针对K2灰岩顶板岩性完好、K2灰岩顶板裂隙、K2灰岩顶板溶洞三种情况，进行了支护形式分析。K2灰岩顶板完好时，顶板不支护；K2灰岩顶板揭露裂隙时，采用锚网梁支护，沿裂隙带布置锚杆；K2灰岩顶板揭露溶洞时，采用锚网梁联合梯形棚支护。

K2石灰岩；稳定顶板；裂隙；溶洞；支护形式；选择

某矿井开采9#+10#煤层，沿9#煤层顶板布置正副顺槽，其9#煤层顶板为太原组的K2石灰岩，厚度4．50～17．50 m，厚层状石灰岩，含丰富的海相动物化石，为9#煤层的直接或间接顶板，是对比9#煤层的重要标志。为K2石灰岩9#、10#煤层直接充水含水层，也是太原组的主要含水层，岩性为深灰色，致密、坚硬、性脆石灰岩，一般含有燧石层及透镜体。厚层状，质坚硬，性脆，浅部地带具有裂隙。其单向抗压强度37．1～45．1 MPa，平均41．1 MPa；单向抗拉强度1．33～1．50 MPa，平均1．41 MPa；抗切强度2．06 MPa，属稳定顶板。现按照K2灰岩顶板岩性正常、K2灰岩顶板揭露裂隙、K2灰岩顶板揭露溶洞三种情况进行支护形式分析。

1 K2灰岩顶板岩性正常时支护形式的选择

1．1 顶板支护形式的选择

巷道顶板为正常K2灰岩时，围岩分类K2灰岩属于Ⅰ类稳定岩层，长期不支护无碎块掉落现象，根据巷道支护、巷道围岩松动圈分类及支护建议，Ⅰ类稳定岩层围岩整体性好，不易风化可不支护。

1．2 帮部支护形式的选择

1）帮部锚杆长度的选择。

帮锚杆的长度必须保证使锚固端位于潜在松塌区之外，即锚固深度大于煤帮挤压值。

式中：

L1—帮锚杆锚固端长度；

N—锚杆设计锚固力，t，取8；

d—钻孔直径，mm，取28；

p—树脂与煤体黏结强度，t／m2，取150。

式中：

L—帮锚杆长度，m；

C—松塌区范围，m，取1．1；

L1—帮锚杆锚固端长度；

L2—锚杆外露长度，mm，取40。

2）帮部锚杆直径的计算。

式中：

Q—锚杆杆体承载力，kN。

即，每根锚杆载荷为8 t。

σt—锚杆抗拉强度，MPa，一般取400；

根据计算实际锚杆直径取14．1 mm，故，帮锚选用d16 mm×1 800 mm的普通锚杆。

3）帮部锚杆间排距的计算。

式中：

Q—锚杆杆体承载力，N，取8×104；

k—安全系数，一般取1．5～1．8；

l2—巷道顶板岩体破碎带高度；

γ—岩石容重，kN／m3，取2．4×104。

式中：

B—巷道开掘宽度，m；

f—岩石坚固系数。

根据以上计算，沿正常K2灰岩顶板掘进时，帮部锚杆用d16 mm×1 800 mm普通锚杆，间排距为1 000 mm×1 000 mm。

4）锚杆钻孔直径与树脂药卷直径确定。

根据“三径”匹配的要求，钻孔直径与锚杆杆体直径之差为6～10 mm，钻孔直径与树脂药卷直径之差为4～6 mm，因此，钻孔直径在26～30 mm之间，树脂药卷直径在20～24 mm之间。选取锚杆钻孔直径28 mm，树脂药卷直径23 mm。

5）锚固剂选用。

a）Z2388型，体积V=πr2L=0．000 365 4 m3。

b）帮锚采用端锚，锚杆端头部分体积V=0．2× 0．02×0．005=0．000 02 m3，而打入锚杆后空隙体积V=（πR眼2-0．02×0．005）×0．6=0．000 103 m3。

锚固端的体积为：0．000 103 m3，需用锚固剂长度：V=V锚固端÷（πR锚固剂2）=0．75 m。考虑到理论与实际的误差，故每根锚杆选用Z2388型树脂锚固剂一条进行锚注。

根据以上计算，巷道顶板沿正常K2灰岩掘进时，支护参数为：巷道顶板不进行支护，帮部锚杆采用d16 mm×1 800 mm普通锚杆，间排距为1 000 mm× 1 000 mm，每眼选用Z2388型树脂锚固剂一条锚注。

2 K2灰岩顶板揭露裂隙时，支护形式选择

1）顶板支护形式的选择。

在沿K2灰岩顶板掘进过程中，顶板揭露裂隙时，采用锚网梁支护，沿裂隙带布置锚杆，间排距为1 000 mm×1 000 mm，采用两眼锚梁搭接，铺设钢筋片网。顶板支护形式见图1。

2）帮部支护形式的选择。

帮部支护同K2灰岩顶板完好时的帮部支护，锚杆采用d16 mm×1 800 mm普通锚杆，间排距为1 000 mm×1 000 mm，每眼选用Z2388型树脂锚固剂一条锚注。

图1 K2灰岩顶板裂隙支护形式示意图

3 K2灰岩顶板揭露溶洞时，支护形式选择

沿K2顶板掘进过程中，K2顶板揭露溶洞时，巷道一般采用锚网梁联合梯形棚支护：梯形棚采用11#矿工钢制作，顶梁长4．6 m、棚腿长4．1 m，棚腿与棚梁叉角为8°，顶部采用圆木、构木和道木勾顶，道木和构木下方必须铺设钢筋片网，构木规格为70 mm× 50 mm×1 200 mm，撑木规格为70 mm×50 mm× 1 000 mm及木楔，道木规格为200 mm×200 mm× 1 200 mm。片网采用规格为1 500 mm×1 100 mm的6#钢筋焊制的片网，溶洞区域周围两侧铺设菱形网，并与帮部菱形网进行搭接。架棚过程中，每4架棚顶部顺着巷道方向铺设2根4 m长的圆木，靠帮铺设，横向圆木与纵向圆木或道木成“井”字布置，确保圆木或道木接顶严实，道木与圆木及木垛上下点之间必须用扒钉扒牢，梯形棚支护形式见图2。

图2 K2灰岩顶板梯形棚支护形式示意图

4 结 语

巷道沿完好K2灰岩顶板掘进时，巷道顶板不进行支护，帮部锚杆采用d16 mm×1 800 mm的普通锚杆，间排距为1 000 mm×1 000 mm，每眼选用Z2388型树脂锚固剂一条进行锚注；沿K2灰岩顶板掘进过程中，顶板揭露裂隙时，采用锚网梁支护，沿裂隙带布置锚杆，间排距为1 000 mm×1 000 mm，采用两眼锚梁搭接，铺设钢筋片网；沿K2灰岩顶板掘进过程中，K2顶板揭露溶洞时，巷道一般采用锚网梁联合梯形棚支护。

［1］ 张荣立．采矿工程设计手册［M］．北京：机械工业出版社，2005：132-133，393-394．

Discussion on the Choice of the Support Form of K2Limestone

Yan Yong-sheng

Aiming at three cases of the good lithologic of K2limestone roof，K2limestone roof fracture，K2limestone roof cave，analysis the support form．When K2limestone roof lithologic is well，the roof don’t support；When K2limestone roof have fracture，using the anchor net beam support，arranges the bolt along the fracture zone；when K2limestone cave roof exposed，using the support form of anchor net beam combined trapezoid roof．

K2limestone；Stable roof；Fracture；Karst cave；Support form；Choose

TD353

B

1672-0652（2013）11-0045-02

2013-10-09

闫勇生（1972—），男，山西汾西人，1996年毕业于山西矿业学院，工程师，主要从事煤矿生产技术管理工作（E-mail）1737122209＠qq．com