应力区预留顶煤巷道掘进支护优化

2019年第6期

应力区预留顶煤巷道掘进支护优化

牛丽鹏

（潞安集团司马煤业公司，山西 长治 047105）

摘 要

针对应力区1210风巷掘进期间顶板破碎、巷道顶板下沉量及巷帮移进量加大、巷道支护效果差等现象，分析了

巷道变形、破碎原因，提出了“大锚杆（索）+经纬加粗钢筋网+π型钢棚”等联合支护措施，取得了较好效果。关键词

巷道 支护 技术

中图分类号 TD353 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2019.06.032

Tunneling Support Optimization of Preserved Top Coal Roadway in Stress Zone

Niu Li-peng

（Sima Coal Company, Lu'an Group, Shanxi Changzhi 047105）

Abstract: Aiming at the phenomena of broken roof, increased roof subsidence and roadway side movement, poor roadway support effect during the excavation of 1210 wind tunnel in stress area, the causes of roadway deformation and breakage are analyzed, and some combined support measures such as \"big bolt (cable)+longitude and weft reinforced bar net+πsteel shed\" are put forward, which have achieved good results.Key words: roadway support technology

1 概况

潞安集团司马煤业公司1210风巷位于井田二采区北翼，工作面北部为1211采空区，东部为1211出煤巷、回风巷，南部为二采区大巷，西部为实煤区。1210风巷设计长度为1210m，巷道设计断面规格为宽×高=4.5×3.0m，巷道沿3#煤层底板掘进，煤厚6.0m，施工期间预留顶煤厚度为3.0m。伪顶以炭质泥岩为主，平均厚度为0.8m；直接顶以炭质泥岩与煤层混合岩层为主，平均厚度为3.5m，其中两层夹矸、一层煤，夹矸总厚度为2.6m，煤层厚度为0.9m；基本顶主要以砂质泥岩及粉砂岩混合层为主，平均厚度为5.7m，1210风巷顶板属软岩复合顶板。

1210风巷初步支护设计中巷道顶板采用锚杆、锚索、“W”型钢带联合支护，顶板每排布置5根锚杆并与钢带配套使用，锚杆长度为2.5m，间排距为1.0m，钢带长度为4.2m；顶板每排施工3根锚索，锚索长度为5.0m，锚索间距为1.8m，排距为3.0m，锚索施工在两排钢带中间。

2018-12-20收稿日期

作者简介 牛丽鹏（1986-），男，毕业于太原理工大学采矿工程专业，本科，助理工程师，现任潞安集团司马煤业公司安监处科员，从事煤矿安全生产管理工作。

1210风巷掘进至340m处顶板开始出现破碎现象，局部地段出现冒顶，最大冒顶深度达1.4m，随着巷道掘进，出现严重下沉现象。巷道掘进至380m处时，巷道顶板下沉量达0.35m，底鼓量达0.4m。

2 顶板变形、破碎原因分析

（1）采空区影响。1210风巷北部为1211采空区，间隔煤柱宽度为20m，且间隔煤柱主要以破碎煤体为主，承载能力降低。受采空区影响，1210风巷掘进时位于采空区侧顶板压力加大。

（2）顶板承载能力低。由于巷道掘进期间预留顶煤厚度为3.0m，煤体胶结稳定性差，单轴抗压强度不足25MPa，而直接顶为复合顶板，成层状结构，岩体单轴抗压强度不足30MPa，承载能力低。巷道开挖后永久支护施工前，悬空顶板无法起到承载梁作用，导致巷道顶板极易垮落。

（3）地质构造影响。地质资料显示，1210巷在掘进期间共揭露37条断层，其中正断层14条，逆断层23条，断层平均落差为0.9m，最大断层落差为1.7m（792m）。施工巷道布置在断层密集区内，受断层影响，巷道顶板出现剪切条带式破坏，导致巷道掘进时出现破碎、冒顶现象。

2019年第6期

（4）顶板支护适应性差。原巷道支护设计中顶板锚杆长度为2.5m，锚杆锚固端位于不稳定顶煤中，受钻孔施工扰动影响，钻孔壁平滑度差，呈破碎裂纹状，注入锚固剂后锚杆与钻孔围岩锚固效果差，锚杆无法起到悬吊作用。锚索长度为5.0m，锚固端位于复合顶板不稳定岩体内，顶板离层时造成锚索锚固失效现象严重，从而导致巷道顶板支护效果差，出现破碎现象。

3 优化联合支护设计

3.1 “大锚杆（索）+JW”型钢带支护

（1）顶锚杆：锚杆采用长度为3.0m、直径为25mm左旋无纵筋反扣柔性钢锚杆，锚杆每隔0.5m安装一组阻燃橡胶反扣，锚杆支护后反扣可与破碎孔壁完全卡牢。每排布置5根，间排距为1.0m，每根锚杆采用两支锚固剂锚固，其中一支MSKC23/35型，一支MSK23/80型，锚固力不得低于98kN。

（2）“JW”钢带：顶板钢带为特制的“JW”型钢带，钢带规格为长×宽=4.2×0.35m，每根钢带配套5根锚杆使用，钢带间距为1.0m，如图1所示。

（3）预应力锚索：锚索采用长度为8.0m、直径为21.6mm高强度预应力钢绞线，每排布置3根锚索，锚索间距×排距=1.8×3.0m，每根锚索采用三支锚固剂锚固，一支MSKC23/35型，两支MSK23/80型，锚索锚固力不得低于170kN。每根锚索外露端吊挂一根长度为0.6m“JW”型钢梁将其与顶板预紧。

3.2 铺设经纬加粗钢筋网

（1）每块钢筋网长度为2.0m，宽度为1.2m，钢筋网采用直径为10mm钢筋焊接而成，钢筋网四边采用长度为2.0m、直径为15mm钢筋收边，每个支护断面采用两块钢筋网拼接而成。

（2）巷道掘进后顶板永久支护施工前，在工作面空顶处铺设加粗钢筋网，每两块钢筋网采用4根锚杆将其与顶板进行固定。

（3）钢筋网铺设完成后，在网下方安装“JW”型钢带及锚索，相邻两组加粗钢筋网搭接长度不得低于0.2m，并采用14#

铅丝三花连接。

3.3 架设“π”型钢棚

（1）钢棚架设滞后工作面5.0m，钢棚架设间距为1.0m，钢棚架设顺序：棚腿底座→棚腿→顶梁。架设钢棚时应在巷帮处给出钢棚控制中心线，钢棚架设后及时调整钢棚与巷道垂直角度，误差不得超

79过±3°。

（2）钢棚架设期间应确保棚腿、顶梁与巷帮、顶板接触严实，不接顶处应采用背板背牢，钢棚棚腿与顶梁采用卡兰进行连接固定，预紧力不得低于200N•m。

（3）为了防止钢棚倒架，钢棚架设后在相邻两架钢棚之间采用连接杆进行连锁保护。

（4）钢棚架设后在巷道每隔20m顶板处安装一台YHW300型数显离层仪，深部基点位于8.0m处顶板稳定岩体内，浅部基点位于4.0m处顶板岩体内。并建立顶板离层观察记录台账，及时对顶板动态变化进行实时监测。

图1 1210巷复合破碎顶板联合支护断面示意图

4 结 语

潞安集团司马煤业公司对1210巷掘进期间顶板破碎原因进行分析，提出了“大锚杆（索）+经纬加粗钢筋网+π型钢棚”等优化联合支护措施。采取联合支护措施后，在后期回采期间巷道顶板未出现严重破碎、冒顶等现象，顶板下沉量控制在0.12m以下，巷帮移进量控制在0.14m以下。位于1211侧采空区巷帮煤柱未剥离破坏，提高了巷道稳定性，保证了巷道施工安全，取得了较好效果。

【参考书目】

［1］ 成安红.复合顶板巷道支护技术研究[J].煤，

2018（07）：37-39.

［2］ 杨继强.不同夹矸厚度沿空煤巷复合顶板支护设

计与分析[J].中国煤炭，2018（02）：68-73.

［3］ 任志峰.深部“三软”巷道复合顶板支护技术优

化研究[J].煤炭与化工，2017（06）：150-153.

［4］ 高应山.近距离煤层复合顶板支护技术应用[J].

山西煤炭，2011（04）：38-40.

［5］ 李明国. 动压影响下复合顶板支护技术[J].煤矿

开采，2008（02）：61-62.