沿空留巷巷內支護加固技術研究

王 成，王 濤

（皖北煤電集團臥龍湖煤礦， 安徽淮北市 235000）

沿空留巷巷內支護加固技術研究

王 成，王 濤

（皖北煤電集團臥龍湖煤礦， 安徽淮北市 235000）

根據臥龍湖煤礦以往沿空留巷巷內支護存在的問題，結合108機巷現場支護狀況調查及破壞原因分析，提出了二次錨網索補強支護技術方案，并針對錨網支護承載結構的薄弱環節進行結構補償。現場實測結果表明，實施二次錨網索補強支護技術方案后，巷道圍巖變形得到有效控制，效果良好。

沿空留巷；巷內支護；錨網索支護；補強加固；圍巖變形

沿空留巷技術自上世紀50年代在我國使用以來，一直是我國煤炭開采重要技術發展方向，眾多學者在沿空留巷理論與技術研究方面做了大量的工作，積累了豐富的經驗。由于我國煤礦地質條件多樣，沿空留巷圍巖控制技術還不夠完善，在實際應用中仍存在著不足。本文結合臥龍湖煤礦108機巷實際支護狀況提出了二次錨網索補強加固技術方案，較好地解決了臥龍湖礦沿空留巷巷內支護難題。

1 108工作面概述

108工作面位于南一采區西南部，見圖1。南部為10煤露頭，以－250m標高為界，北部以南以輔助回風上山為界，西部以F2－1斷層為界，東部尚未開采。地面地勢平坦，標高為＋29.3～＋30.2 m，以農田為主，無大的河流和豐溝等季節性水溝。

本工作面可采煤層為10煤，黑色，碎塊狀、粉末狀，強玻璃光澤，以亮煤、鏡煤為主。煤層結構較簡單，無夾矸，煤厚2.44～3.24m，平均2.84m，綜合評定為穩定煤層。煤層傾角15°～23°，傾向50°左右，靠近切眼煤層傾角較大。老頂以灰色粉砂巖、細砂巖為主，深灰色塊狀結構，厚度為10.76～12.01 m，平均11.4m。直接頂以泥巖為主，泥巖為灰黑色，上部呈頁片狀，含鏡煤條帶，下部含植物化石碎片，含粉砂質，厚度2.77～4.22m，平均3.5m。直接底為灰黑色泥巖，塊狀，含粉砂質，厚度為5.11～8.65m，平均6.9m。

圖1 108工作面

2 108機巷原有支護方案

108機巷掘進時采用錨、網、索、M4鋼帶聯合支護，巷道斷面為矩形，巷道凈寬4200mm，凈高2500 mm，考慮到錨網索支護結構的穩定性，采用2種支護斷面，即斷面A和斷面B相間布置，如圖2所示。

頂部錨桿采用Φ20mm×2000mm全螺紋左旋錨桿，間排距900mm×800mm，托板規格為150 mm×150mm×10mm托盤，配3700mm長M型鋼帶，12＃鐵絲編織網；左幫錨桿采用Φ20mm×2000mm全螺紋左旋錨桿，間排距750mm×800 mm，托板規格為150mm×150mm×10mm托盤，配2450mm長M型鋼帶，12＃鐵絲編織網；右幫錨桿采用Φ20mm×2500mm全螺紋左旋錨桿，間排距750mm×800mm，托板規格為150mm×150 mm×10mm托盤，配2450mm長M型鋼帶，12＃鐵絲編織網；錨索采用規格為Φ17.8mm×6500 mm 1860鋼絞線，間排距1800mm×800mm，錨索托盤采用400mm×180mm 18＃槽鋼。

采用Z2350樹脂錨固劑，每個錨桿眼采用2卷，錨固長度約1.4m；每個錨索眼用4卷，錨固長度約1.1m。

圖2 108機巷原有支護方案

頂板錨桿工作錨固力不小于80kN，錨桿螺母的扭矩力不小于150N.m；幫部錨桿工作錨固力不小于50kN，錨桿螺母的扭矩力不小于100N.m；錨索張拉預緊力控制在不小于100kN。

3 108機巷巷內加固技術方案

108機巷前期是108工作面通風、運煤通道，由于臥龍湖煤礦屬高瓦斯礦井，煤巷掘巷進尺慢，為了提高工作面準備速度，108機巷后期需沿空留巷作為下一工作面的回風巷，因此108機巷留巷后將經受108工作面回采帶來的強烈采動影響，如何有效控制其后圍巖變形是本方案設計的關鍵點和難點。結合臥龍湖煤礦108機巷地質采礦條件和以往沿空留巷破壞特征，從保障108機巷沿空留巷斷面滿足使用要求的角度出發，提出其巷內加固技術方案。

3.1 108機巷加固技術原理

以往的沿空留巷技術在支護設計思路上存在不合理性，即大多將工作面回采前的巷道掘進與回采后的留巷相互獨立，沒有統籌考慮，沒有將沿空留巷視為一項系統工程。如在對需要保留的巷道掘進前，進行巷道支護形式選擇和支護參數設計時，沒有預先考慮后期沿空留巷技術的需要，將導致沿空留巷后巷內支護體強度不能滿足2次采動影響的要求，巷內支護與巷旁支護不匹配，使留巷效果達不到預期目標，甚至失敗。

針對108機巷將經受2次工作面采動影響的特點，在原有一次錨網支護的基礎上，對該段巷道預留煤幫和頂板實施二次高強錨網支護，一方面利用二次錨網支護將一次錨網支護承載結構錨固至深部穩定巖體，另一方面利用較高的錨網支護強度控制巷道淺部圍巖的塑性變形；同時根據巷道圍巖的移動變形特征和錨網支護承載結構的承載特性，通過小孔徑高強預應力錨索實施結構補償，提高錨網支護承載結構的穩定性及其承載能力，從而有效控制此類巷道圍巖經受2次采動帶來的強烈變形。

3.2 108機巷巷內加固技術方案

（1）頂板加固。在頂板每排支護中間位置施工2根帶梁錨索，錨索規格為Φ17.8mm×6.5m，間排距為1.0m×0.8m，眼孔深度6.3m，每孔采用4節Z2550中速樹脂藥卷加長錨固，梁為礦用11＃工字鋼梁，梁長1.2m，錨索托盤規格為90mm×90 mm×10mm，預緊力100kN。

（2）保留煤幫加固。在原位巷道保留煤幫，每排支護中間施工3根規格為Φ17.8mm×6.5m的錨索，間排距為0.8m×0.8m，眼孔深度6.3m，每孔采用4節Z2550中速樹脂藥卷加長錨固，錨索托盤規格為400mm×400mm×10mm，預緊力100 kN，具體加固斷面如圖3所示。

圖3 108機巷巷內加固方案

4 結 論

巷內二次錨網索補強方案實施后，為檢驗施工效果，在108機巷布置一組監測斷面，對巷道表明位移進行監測。監測結果表明，在工作面回采前，巷道兩幫和頂底板表面位移量趨于零；在工作面回采后，兩幫最大位移量在300mm以內，頂底板最大位移量為500mm以內，留巷后的巷道僅需簡單臥底便可投入使用，保證了煤礦的安全高效生產。

實踐證明，二次高強錨網索支護在沿空留巷巷內加固應用效果良好。通過在一次錨網索形成的淺部圍巖承載結構的薄弱部位施加結構補償錨索可以有效地控制圍巖變形，該技術方案對類似條件下的工程具有一定的借鑒意義。

［1］黃乃斌，孔德惠.大斷面交岔點頂板變形與加固控制技術研究［J］.采礦與安全工程學報，2006，23（2）：249－252.

［2］東兆星，吳士良.井巷工程［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2006.

［3］陳炎光，陸士良.中國煤礦巷道圍巖控制［M］.徐州：中國礦業大學出版社，1994.

［4］陸士良，湯 雷，等.錨桿錨固力與錨固技術［M］.北京：煤炭工業出版社，1998.

［5］侯朝炯，勾攀峰，等.煤巷錨桿支護［M］.徐州：中國礦業大學出版社，1999.

2012－02－11）

王 成（1985－），男，安徽廣德人，助理工程師，從事技術管理工作。