掘進巷道過構造應力區支護工藝優化設計

張文珠

（陽煤集團興峪煤業有限責任公司，山西 陽泉 045000）

1 概況

陽煤集團興峪煤業有限責任公司15201進風順槽位于井田二采區西部，巷道東、南部為實煤區，西部為井田邊界，北部布置三條大巷分別為采區軌道巷、采區運輸巷、采區回風巷。施工巷道設計長度910m，矩形斷面，巷道斷面規格為寬×高=4.2×4.0m；15201回風順槽沿15#煤層底板掘進，掘進煤層平均厚度為7.1m，巷道頂板預留煤層厚度為3.0m。

15煤直接頂主要以碳質泥巖為主，平均厚度8.1m,基本頂主要以石灰巖為主，平均厚度11.87m。根據興峪煤礦地測科提供資料顯示，15201進風順槽西部存在一條與施工巷道同走向斷層f0，斷層落差30m，傾角55°，順槽掘進至340m處進入f0斷層應力區內，至380m過構造應力區，如圖1所示。

圖1 興裕煤礦二采區15201工作面布置示意圖

2 15201進風順槽原支護設計及存在難題

2.1 施工巷道原支護設計

（1）頂板支護。初步支護設計頂板采用錨桿、錨索、鋼帶、金屬網進行聯合支護。頂板錨桿采用長度為2.5m，Ф22mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，頂板每排布置5根錨桿，錨桿間距為0.9m，排距為1.0m；頂板鋼帶長度為3.5m，寬度為0.15m，鋼帶與錨桿配套使用；頂板錨索采用長度為5.3m預應力鋼絞線，每排施工兩根，間距為3.0m，排距為3.0m；金屬網采用長度為4.5m，寬度為1.2m，網格為50×50mm的菱形金屬網，相鄰兩卷金屬網搭接寬度為0.2m。

（2）護幫支護。初步支護設計護幫采用錨桿、鋼帶、金屬網進行聯合支護。錨桿長度為2.0m，Ф22mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，每排施工4根錨桿，錨桿間距為0.9m，第一根錨桿距頂板為0.5m，錨桿排距為1.0m；每根護幫錨桿配套一塊長度為0.45m，寬度為0.28m鋼帶。

2.2 原支護過構造應力區存在的問題

（1）15煤直接頂為碳質泥巖，該巖石層與煤層交界處膠結不穩定，施工巷道在過構造應力區期間通過頂板離層鉆孔發現，巷道靠近f0斷層側頂板出現離層現象，而初步設計中頂板錨桿長度為2.5m，錨固端位于煤層中，頂板出現離層時錨桿支護基本失效。

（2）15201進風順槽在過構造應力區時頂板出現破碎現象，特別是靠近f0斷層側頂板與煤壁之間三角煤柱破碎嚴重，原支護設計中三角煤柱處未采取任何支護措施，在巷道掘進過程中三角煤柱預留困難，加大了巷道維護難度。

（3）施工巷道在過構造應力區時靠近f0斷層側巷幫破碎嚴重，巷道在掘進時片幫嚴重，原巷道護幫支護失效嚴重，巷幫移近量最大達0.5m，嚴重威脅著巷道施工安全。

3 15201進風順槽支護優化設計

3.1 頂板支護優化設計

（1）當15201進風順槽掘進至f0斷層應力區，將頂板原支護設計中錨桿變更為錨索，錨索長度為4.0m，每根錨索配套三根錨固劑，兩支MSK23/60，一支MSK23/35，錨索錨固端位于直接頂巖石層內。錨索間距為0.9m，排距為1.0m，每排錨索配套一根鋼帶，鋼帶采用“JW”型鋼帶，鋼帶長度為3.8m，寬度為0.28m。

（2）頂板單錨索采用長度為8.3m，Ф21.6mm預應力鋼絞線，每排施工三根錨索，錨索間距為1.8m，排距為2.0m；頂板金屬網采用長度為6.0m，寬度為1.2m菱形網，靠近f0斷層側巷幫延伸金屬網長度為1.8m。

3.2 三角煤柱支護優化設計

為了提高掘進巷道三角煤柱穩定性，在15201進風順槽過應力區期間，對三角煤柱采用安裝“L”型鋼帶及施工角錨索進行維護。

（1）安裝“L”型鋼帶。“L”鋼帶短邊長度為1.5m，長邊長度為2.0m，在兩邊上分別焊制兩個Ф25mm的圓孔。“L”型鋼帶短邊安裝在頂板上，長邊安裝在靠近f0斷層側巷幫上，并采用錨桿進行固定（頂板兩根錨桿，巷幫兩個錨桿）如圖2所示。

（2）施工角錨索。過應力區期間在15201進風順槽頂板與巷幫夾角處施工一根角錨索，角錨索長度為4.0m，錨索施工完后采用長度為0.6m鋼梁進行預緊，錨索間距為1.0m。

3.3 護幫支護優化設計

為了防止施工巷道過應力區出現嚴重片幫現象，15201進風順槽巷幫架設“T”型鋼棚進行維護。

（1）當15201進風順槽掘進至構造應力區時在應力區側巷幫架設“T”型鋼棚，鋼棚間距為1.0m，鋼棚與鋼棚之間通過頂梁進行連接，如圖2所示。

（2）“T”型鋼棚假設完后，在鋼棚與巷幫之間填充水泥背板，水泥背板長度為1.2m，寬度為0.3m，水泥背板填充后必須確保背板與巷幫接觸嚴實。

圖2 15201進風順槽過構造應力區支護斷面示意圖

4 結束語

興峪煤業有限責任公司通過技術研究，分析了15201進風順槽過構造應力區采用傳統支護存在的問題，對原支護設計進行優化改進。實踐證明，支護設計優化后15201進風順槽在過f0構造應力區未出現頂板離層、煤壁片幫等現象，保證了巷道過應力區施工安全，提高了巷道掘進效率，取得了顯著成效。