煤巷切眼施工的支護方法研究

王慧龍

（山西焦煤汾西礦業宜興煤業，山西 孝義 032300）

1 概況

1200工作面切眼在1200運輸順槽內以坐標（X:4097569.883, Y: 19559773.753）為中 90°方位沿2#煤層頂板開口施工，切眼施工長度中至中為204.35m，以坐標（X:4097569.883, Y:19559978.103）為中與1200材料順槽貫通。

切眼開口采用綜掘機截割、出渣，綜掘機截割不到的地方采用風鎬施工。施工15m以后，鋪設一部40kW的刮板輸送機配合出渣，施工30m后，更換為簡易皮帶配合綜掘機出渣。切眼全斷面分次施工，7.6m斷面、6.5m斷面均為先施工巷道左半部，掘進2m后進行頂板和左幫的支護，支護好后（留下鋼帶搭接處的錨桿眼），再對巷道右半部進行施工，同樣掘進2m并完成所有支護。施工最小空頂距為0.2m，最大臨時空頂距為2.2m。循環流程：割左半部、出煤、備料→臨時支護→錨網索聯合支護（左半部頂板和左幫）→割右半部、出煤、備料→臨時支護→錨網索聯合支護（右半部頂板和右幫）→出底煤→拉皮帶→下一循環。

2 支護方案

2.1 7.6m斷面的支護

（1）全斷面均采用錨桿、圓鋼鋼帶、金屬網、錨索聯合支護。頂板錨桿均選用Ф22×2200mm的螺紋鋼錨桿（配用120×120×10mm的碟形托餅），每根錨桿配套使用MSK2355藥卷1支、MSZ2355藥卷1支。頂板錨桿間排距為800×1000mm。頂板鋼帶采用長度為4200mm和3400mm的圓鋼鋼帶搭接一個眼。

（2）幫部錨桿采用Ф18×1800mm的圓鋼錨桿，每根錨桿配套使用MSZ2355錨固劑1支。錨桿間排距為900×1000mm。錨桿距頂0.3m、距底0.6m。幫部鋼帶采用長度為2m的圓鋼鋼帶，豎向布置。

（3）錨索采用Ф21.6×6500mm的鋼絞線，每根錨索配套1支MSK2355的藥卷、2支MSZ2355的藥卷。錨索排距為2m，間距1.5m，花型布置，詳見平面支護圖。錨索配用300×300×12mm的平鋼托盤。

（4）網片采用長×寬=12×1.1m的菱形金屬網，裁剪搭接。網片搭接邊均搭接不少于0.1m，采用16#鉛絲對折扭結不少于3圈，聯網距不大于0.2m。

2.2 6.5m斷面的支護

（1）全斷面均采用錨桿、圓鋼鋼帶、金屬網、錨索聯合支護。頂板錨桿均選用Ф22×2200mm的螺紋鋼錨桿（配用120×120×10mm的碟形托餅），每根錨桿配套使用MSK2355藥卷1支、MSZ2355藥卷1支。頂板錨桿間排距為850mm（900mm）×1000mm。頂板鋼帶采用長度為4500mm和2000mm的圓鋼鋼帶搭接一個眼。

（2）幫部支護方式同7.5m斷面一樣。

（3）錨索采用Ф21.6×6500mm的鋼絞線，每根錨索配套1支MSK2355的藥卷、2支MSZ2355的藥卷。錨索排距為2m，間距1.5m，花型布置。錨索配用300×300×12mm的平鋼托盤。

（4）網片方式同7.5m斷面一樣。

（5）巷道臨時支護采用2或1根DZ-2.8單體液壓支柱配合長度不小于2m、寬度不小于200mm、厚度不小于100mm的棚板平行于巷道掘進方向使用。液壓支柱支設于木板中心。

（6）頂板錨桿錨固力達到80kN以上，扭矩210N·m；幫部錨桿錨固力50kN以上，扭矩達到170N·m以上；頂板錨索預緊力不小于100kN（22MPa），錨固力不小于200kN(44MPa)。錨桿外露為露出螺母10～50mm，頂板錨索外露為露出鎖具150～250mm。發現不合格的錨桿、錨索要及時進行補打或重打。

圖1 7.6m斷面臨時支護平、剖面圖（mm）

圖2 6.5m斷面臨時支護平、剖面圖（mm）

3 支護驗算

3.1 錨桿支護

（1）錨桿直徑

根據錨桿設計錨固力和自身承載能力設計錨桿直徑，則有：

式中：

D-錨桿直徑，mm；

f-錨桿抗拉強度，取490N/mm2；

Q-錨桿錨固力，取80kN。

對于頂錨桿，得

綜合考慮安全等因素，取頂錨桿直徑D=22mm，幫錨桿直徑D=18mm。

（2）錨桿長度

根據汾西宜興煤業有限公司支護方案初步設計，松動圈的實測結果可知，松動圈的厚度值Lp=0.5～1.3m，根據松動圈支護理論，應依據懸吊理論來確定錨桿參數。

錨桿長度計算公式：

根據現場實際情況，確定頂錨桿長度L=2.2m，幫部錨桿長度L=1.8m。

（3）錨桿間排距

根據懸吊理論，錨桿間、排距根據每根錨桿懸吊的巖石重量確定。通常錨桿按等排距排列，可得：

式中：

α-錨桿間排距，m；

K-安全系數，一般取1.5～2；

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Q-錨桿錨固力，幫錨桿取50kN，頂錨桿取80kN；

L-松動圈厚度，m；

λ-巖石容重，kN/m3。

對于幫錨桿，取K=1.8，則有

對于頂錨桿，取K=2，則有

根據以上驗算并綜合考慮到安全及施工方便等因素，取幫錨桿間距0.9m，頂錨桿間距0.85m、0.9m、0.8m，頂、幫錨桿排距均為1m。

3.2 錨索

錨索長度可按下式確定：

式中：

La-錨索長度，m；

La1-錨索外露長度，取為0.3m；

La2-錨索有效長度，m；

La3-錨索錨固長度，一般取為1～1.5m。

當堅硬頂板巖層高度小于3倍巷道高度時，錨索長度取決于堅硬巖石的位置，錨索錨固段要設計在穩定巖層內不小于1m，因此錨索的有效長度取

式中：

hi-穩定巖層下各層厚度，m；

i-穩定巖層下巖層層數。

根據地質柱狀圖，其直接頂下部到頂板深部穩定巖層的厚度約2.4m，因此La2=2.4m，同時錨索錨固段布置在直接頂穩定巖層中1.5m左右。則La=La1+La2+La3=0.3+2.4+1.5=4.2m,根據現場實際情況及煤巖綜合柱狀圖，確定錨索長度6.5m。

1200運巷在切眼前后共計22.6m范圍加強支護，即將巷道內錨索加密，均由原來每隔2m布置一對變為“三二三二型”布置，排距1m；切眼開口處每隔1m布置一根錨索，共施工8根。錨索仍采用Ф21.6×6500mm的鋼絞線，每根錨索配套1支MSK2355的藥卷、2支MSZ2355的藥卷，配用300×300×12mm的平鋼托盤。

4 結語

以汾西礦業集團公司宜興煤業公司1200工作面施工切眼為例，詳細介紹了巷道施工切眼及支護方法。實踐證明此方法支護的大斷面巷道，可以承受巷道頂板和兩幫的壓力，保證液壓支架等設備的安裝順利。