大斷面切眼二次掘進支護技術研究

高 星

（山西晉盂煤業（集團）有限公司，山西 盂縣 045100）

1 概況

躍進礦三采區位于二采區的東南部，開采3煤層，煤層底板標高為+760～ +763m。井田總體為一地塹，地塹內為一傾向南南東-南東的單斜構造，傾角2～3°左右，地塹的西北部為高廟山正斷層，東南部為高平正斷層[1]。井田內無陷落柱，斷層不發育。

三采區回采面的切眼掘進斷面設計為矩形，巷寬6.7m，高2.6m，巷道斷面積17.42m2，屬于大斷面巷道，分2次掘進成巷，掘進時沿3#煤層頂板掘進，頂板為巖性軟弱的泥巖。

2 大斷面切眼二次掘進支護方案

采用2次掘進成巷，分次支護。一切眼寬4200mm，二切眼寬2500mm，大斷面切眼掘進二次支護錨桿、錨索布置圖如圖1所示。頂板為8根錨桿，錨桿間距900mm；兩幫為3根錨桿，錨桿的間距為1000mm。為了保證支護的有效性，錨桿的排距為800mm。其具體支護參數見圖1。

圖1 大斷面切眼二次掘進支護錨桿、錨索布置

2.1 一次掘進時的支護參數

（1）頂板錨桿。使用左旋螺紋鋼高強錨桿，規格為Ф20×2400mm，采用配套的高強度螺母及托盤，規格為120×120×10mm。錨桿鉆孔直徑28mm，采用K2335和Z2360錨固劑。在巷道頂板采用金屬網和鋼筋梁加強支護，鋼筋梁為自行加工，有效長度4200m[2]，金屬網為型號4200×1100mm的菱形網，鐵絲聯結。安裝錨桿的預應力不小于100kN，預緊力矩不小于300N·m。

（2）頂板錨索。采用Ф17.8mm，長7.3m的1×7股的高強錨索，間距1350mm，與錨桿交錯布置，錨索一排布置2根，排距2.0m。兩根錨索之間用16～20號槽鋼連接成一個整體，且錨索向外傾斜一定角度；錨索用1支型號K2335、2支型號Z23603的樹脂藥卷進行錨固，匹配300×300×16mm的高強球型托盤，錨索預緊力≥200kN。錨固力大于300kN[3]。

（3）兩幫錨桿。錨桿規格內側型號為Ф20×2000mm玻璃鋼高強錨桿，配套150×150×10mm高強拱形托盤和高強螺母。鉆孔直徑≤28mm，用K2335和Z2360各1支錨固劑，玻璃鋼錨桿預緊力矩不小于60N·m，錨桿錨固力大于80kN。

2.2 二次掘進時的支護參數

（1）頂板錨桿。使用Ф20×2400mm左旋螺紋鋼高強錨桿，桿體屈服強度不低于335MPa，極限強度不低于380MPa，桿尾螺紋規格M22，采用滾壓加工工藝成型。采用配套的高強度螺母及托盤，規格為120×120×10mm。采用K2335和Z2360錨固劑。頂板配以金屬網與鋼筋梯子梁來進行輔助支護，鋼筋梁為自行加工，有效長度4200m[4]；巷道頂板金屬網型號2600×1100mm的菱形網，鐵絲聯結，相鄰之間網搭接大約100mm。施工時錨桿預緊力矩要確保不小于300N·m，且不能大于500N·m。

（2）頂板錨索。采用Ф17.8mm，長7.3m的1×7股的高強錨索，錨索的有效長度為7.1m左右，一排一根，距離巷道中部錨索1350mm，與錨桿交錯布置，排距2000mm，錨索必須緊跟迎頭施工；施工時候錨索用1支型號K2335，2支型號Z23603樹脂藥卷來進行錨固劑錨固，藥卷理論錨固長度是1.5m,在錨索錨固端1.4m處加擋圈，錨索托盤匹配300×300×16mm的高強球型托盤[5]，施工時候錨索預緊力應≥200kN，錨索張拉后要對錨桿進行二次緊固。

（3）外幫錨桿。煤柱側采用規格為Ф20×2000mm的高強玻璃鋼錨桿，錨桿托盤采用尺寸不小于120×120×10mm的配套托盤；錨桿鉆孔直徑28mm，K2335和Z2360錨固劑各1卷；網片規格：外側幫配以塑料拉伸網作為輔助支護，塑料網規格為2600×1100mm，網孔規格為40×40mm，沿巷道軸向相鄰網搭接約100mm，采用16#鐵絲鈕扣聯結，孔孔相連，每扣鐵絲至少擰3圈以上。

錨索支護施工完成后，應采用單體支柱對頂板加強支護。單體支柱設置一排，排距2000mm，設置在大斷面切眼正中間。

3 監測結果及分析

為了檢驗大斷面切眼二次掘進支護效果，在大斷面切眼掘進200m處布置1個觀測點，間隔100m布置第2個監測點，監測巷道圍巖變形位移變化情況。圖2為大斷面切眼巷道圍巖位移量圖。

由圖2可以看出，測點1和測點2總體變化趨于基本一致。測點1兩幫移近量最大為210mm，測點2兩幫移近量最大為220mm，測點1頂底板移近量最大為170mm，測點2頂底板移近量最大為160mm。兩測點數據表明大斷面切眼在掘進支護后，圍巖變形在40d左右基本趨于穩定，大斷面二次掘進支護方案有效控制了切眼掘進時圍巖變形，能夠保證安全生產。

圖2 大斷面切眼巷道圍巖位移量