淺談十字頭支護方式在孟津煤礦煤巷的應用

周雁彬

義馬煤業集團公司孟津煤礦有限責任公司，河南 宜陽 471600

淺談十字頭支護方式在孟津煤礦煤巷的應用

周雁彬

義馬煤業集團公司孟津煤礦有限責任公司，河南 宜陽 471600

孟津煤礦屬煤與瓦斯突出礦井，2005年開工建設，一、二期工程于2009年9月份結束，現已進入三期工程。該礦煤層松軟賦存深、礦壓大、瓦斯含量高、壓力大。煤巷十字頭普通支護方式無法滿足頂板支護強度，通過十字頭多種支護方式的實踐和對比，最終選擇錨網+錨索梁主動支護方式，使用后效果明顯。

十字頭；支護

1、地質概況

孟津礦可采煤層為二1、二2煤，二2煤層在上部層位，二1煤層在下部層位，垂直法線距離17.0m～23.0m，夾層巖層主要為大占砂巖，巖石普氏系數f=8～10，主采二1煤，煤厚2.5～7.2m,平均厚度4.8m，煤層頂板偽頂為0.3m～1.4m炭質泥巖，直接頂為1.2m厚砂質泥巖，基本頂為9.0m厚大占砂巖。二2煤厚0.8m～1.4m，

平均厚1.1m。

2、支護方案設計

由于二1煤采高達到4.0m以上，且作為主采煤層，順槽煤巷大斷面支護，礦壓顯現較為明顯，主要針對二1煤煤巷十字頭進行支護優化設計和對比。

2.1 煤巷沿煤層底板掘進，由于頂板為煤頂，采取架設36U可伸縮性金屬支架的被動支護方式。施工到十字頭位置采用3根錨索加12#礦用工字鋼構成錨索托梁結構進行支護。

支護參數：錨索托梁使用3根6m長12#工字鋼，工字鋼每隔2000mm布置3個錨索眼，錨索托梁水平間距1500mm，錨索規格φ 15.24mm×8000mm，使用4支CK2335樹脂錨固劑錨固，錨索外露長度不超過300mm，預應力不小于100KN，錨固力不低于200KN。十字頭位置錨索托梁托36U可伸縮性金屬支架頂梁主動支護頂板，十字頭肩窩處采用半圓木絞架接頂支護見圖1。

2.2 煤巷沿煤層頂板掘進，頂板為巖頂，采用錨網索+36U可伸縮性金屬支架聯合支護，十字頭頭位置采用錨索梁+工字鋼穿桿進行支護。

支護參數：錨索梁使用2根6m長12#工字鋼，工字鋼每隔2000mm布置3個錨索眼，錨索托梁水平間距1000mm，錨索規格φ15.24mm×8000mm，使用4支CK2335樹脂錨固劑錨固，錨索外露長度不超過300mm，預應力不小于100KN，錨固力不低于200KN，錨索梁居中打設在頂板上，并采用4根6m長12#工字鋼穿桿布置在36U可伸縮性金屬支架肩窩處，緊貼巖頂，用半圓木垛托穿桿支護見圖2。

2.3 煤巷沿煤層頂板掘進，頂板為巖頂，采取錨網索+36U可伸縮性金屬支架聯合支護，十字頭頭位置采用錨網+錨索梁主動支護方式。

支護參數：頂板（巖頂）錨網支護，錨桿規格φ 22mm×2200mm，等距布置，間排距800mm×800mm，每排打設5根。金屬網采用菱形金屬網，規格長×寬=2.8m×1.4m，搭接長度100mm，錨索梁使用6根6m長12#工字鋼，工字鋼每隔2000mm布置3個錨索眼，錨索梁水平間距1000mm，錨索規格φ15.24mm×8000mm，使用4支CK2335樹脂錨固劑錨固，錨索外露長度不超過300mm，預應力不小于100KN，錨固力不低于200KN，錨索梁緊貼頂板打設見圖3。

3、支護效果比較及原因分析

2009年9月以來，煤巷十字頭采用三種支護方式共施工10個，其中采用第1種支護方式3個，第2種2個，第三種5個。前兩種支護方式效果差，支架和頂板變形量、下沉量較大。第三種支護方式效果較為理想，錨索梁變形量不大，頂板下沉量僅為30mm～50mm。分析其原因：

3.1 順槽巷道沿煤層底板掘進采用第一種支護方式，錨索梁托支架頂梁支護，由于只有支架頂梁中段受力，且控頂面積小，造成支架頂梁變形大，頂板下沉量大等。同時頂梁外露部分造成十字頭位置斷面小、管線吊掛難、大型設備運輸難等問題。二1煤松軟易碎，沿煤層底板掘進中，頂板煤層不易控制，容易造成片幫冒頂，其中采用該支護方式的2個十字頭均出現片幫、冒頂。

3.2 煤層直接頂為堅硬砂巖，易于主動支護，巷道沿煤層頂板掘進采用第二種支護方式，但由于工字鋼穿桿布置在巷道肩窩處且不主動支護頂板，造成工字鋼穿桿變形量大，支護效果不理想。

3.3 煤層直接頂為堅硬砂巖，加強主動支護，使直接頂在一段時間內能夠達到自穩狀態。錨網+錨索梁支護方式能夠主動及時支護頂板。一段時間后現場測量，巷道頂板下沉量僅為30mm～50mm。支護效果良好。

4、結語

通過十字頭圍巖（煤）及支護材料變形分析，巷道沿煤層頂板掘進，頂板易于控制和支護，支護應優先選擇主動支護方式。十字頭采用錨網+錨索梁支護方式，施工安全可靠、工藝簡單，能夠取得良好的安全生產效益，也為孟津煤礦的支護設計和管理提供了寶貴經驗。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.24.021

圖1

圖2

圖3