大柳煤礦公司綜放工作面掘進支護控制技術

許強

摘 要：大柳煤礦公司由于主采煤層賦存的復雜性及不確定性因素影響，前三個工作面兩道掘進期間及后期發生形變后支護體的總體狀況較差，特別是巷道發生變形后，造成巷道失修嚴重影響安全使用、維護成本費用增加等問題，給企業的安全生產帶來諸多困難；公司在以往支護的基礎上通過不斷的優化和完善，提出并采用頂部為錨桿+金屬網+錨索支護、幫部為錨索+金屬網支護的聯合支護方案，從支護方式及參數、施工工藝、施工質量要求等方面進行了介紹，并對巷道施工后進行了礦壓觀測，實踐表明：巷道頂幫部移近變形量均得到有效控制，該支護技術得到了很好的運用，此技術對于同條件下的巷道掘進具有借鑒價值。

關鍵詞：煤巷；綜放工作面掘進；松軟破碎圍巖控制；聯合支護技術

總結大柳煤礦公司前三個工作面布置及推采動壓對巷道的支護影響及后期變形情況，主要表現為：巷道頂板下沉，兩幫部幫鼓、底鼓變形，支護體失效后造成被支護體失穩變形，嚴重巷道有效斷面不足設計的52.1%，無法滿足安全的行人、運輸及通風要求，現有的巷道支護控制技術已不能滿足安全的生產條件。

1 工程概況

大柳煤礦公司1404綜放工作面為礦井西翼第四個工作面，東側為1402綜放工作面采空區，西側為未采動區，工作面兩道均采用梯形斷面，梯形上寬4.3m，下寬5.0m，高度4.5m，進風順槽設計全長2114m、回風順槽設計全長2142m，該工作面主采煤4層，賦存區內煤厚3.0～6.46m，平均煤厚5.9m。煤4層偽頂主要為灰黑色碳質泥巖、油頁巖，直接頂主要為深灰色、灰黑色泥巖，老頂主要為淺灰-灰色細砂、中砂巖，直接底主要為灰黑色油頁巖、泥巖，頁理較發育。巖石完整性差強度小，遇水泥化膨脹，極易發生底板鼓起。受井田地質構造影響，該工作面內存在已探明的逆斷層df9（最大落差29m，延展長度270m）、df11（最大落差9m，延展長度150m）。

2 巷道支護及參數

綜合考慮以往工作面掘進期間巷道變形對支護體的破壞狀況，1404工作面兩道（進風、回風）掘進考慮回采時皮帶、軌道運輸，設計巷道掘進時沿煤層頂板掘進，留1.5m左右煤皮，防止底鼓變形影響。巷道支護設計采用：頂部為錨桿+金屬網+錨索支護，幫部為錨索+金屬網支護的聯合支護方式，共同達到加強頂幫部支護、控制其變形的目的。

設計頂板錨桿采用Φ22×2400mm高強度左旋螺紋鋼錨桿、19股Φ21.8×7300mm鋼絞線錨索、8號鐵絲編制的菱形金屬網，Φ6.5圓鋼焊接“目”字形托梁，錨桿間排距為800mm×800mm、錨索間排距1400×800mm、“3-4-3”布置，靠近兩角處錨索與垂直方向成20°夾角，以保證兩角處均勻受力，其它均垂直頂板布置。

設計幫部錨索采用7股Φ17.8×3650mm鋼絞線錨索、金屬網及托梁與頂部相同，幫錨索間排距為800mm×800mm，幫部墻角錨索與水平成10°夾角布置，其它均垂直巷幫布置。

每根頂錨桿、幫錨索使用1支K2335樹脂錨固劑和1支Z2335樹脂錨固劑，每根頂錨索使用1支K2335樹脂錨固劑和2支Z2335樹脂錨固劑，錨桿與錨索間隔布置。

針對局部范圍地質構造影響，巷道開挖后遇頂板破碎、圍巖強度底、完成性差等不利地質條件時，及時對支護參數和支護方法進行調整，以加大支護密度，提高支護整體強度。

3 施工工藝

1404工作面兩道采用EBZ-160型懸臂式掘進機正臺階分層施工并支護成巷，掘進機采用橫向往復式截割。施工時，掘進機截割頭由巷道中部前進左幫開口進刀，左右擺動，由下向上截割、刷幫，施工完成后后退掘進機，開始臺階上部支護，然后進行臺階下部施工（下分層與上分層施工方法相同）并進行支護。

生產工藝流程：①臺階上層：安全檢查→掌握中線數據→試車→進刀割煤、出煤→安全檢查（敲幫問頂）→鋪網、壓托梁→照中線打頂部錨桿、錨索并預緊；②臺階下層：安全檢查→掌握中線數據→試車→進刀割煤、出煤→安全檢查（敲幫問頂）→幫部鋪網、壓托梁→打幫錨錨索并預緊→施工質量及安全檢查→下一循環。

4 施工質量要求

①巷道開挖后，頂板錨桿、錨索支護必須緊跟工作面，幫部支護必須緊跟掘進。

②錨桿抗拔力不小于100KN，扭矩不小于220N·m，頂錨索預緊力不小于240KN，幫錨索預緊力不小于120KN，錨桿、錨索間排距及角度、外露均控制在誤差范圍之內。

③每班對幫部錨索支護情況進行檢查，發現有錨索松動或煤體松軟等情況時，及時對錨桿進行二次緊固、對錨索二次進行張拉，保證被支護體的完整性及幫部支護的有效性。

5 支護效果

1404工作面兩道從2017年2月底開始掘進，截止目前，兩道各施工1400m左右，巷道每隔50m布置一個斷面位移觀測點，通過對兩道掘進期間頂幫支護技術的實施應用及現場支護總體效果監測，除正常巷道的變形外，沒有出現明顯的失穩變形等現象，巷道頂板下沉量控制在49mm之內，兩幫移近量平均為54mm，巷道變形得到有效控制。

6 結論

本技術在以往巷道掘進支護技術應用的基礎上提出，并通過完善、優化，在1404工作面兩道成功的應用，基本上解決了以前巷道施工后出現的頂板下沉、兩幫部幫鼓變形等影響巷道安全使用要求，特別是幫部錨索支護，松動后及時對其進行張拉，實現了二次或多次復用的效果，大大降低了巷道維護成本，為巷道掘進期間及后期安全回采奠定了基礎，本支護控制技術在同地質賦存條件的巷道施工具有借鑒價值。