太平煤礦大傾角松軟煤層高應力區煤巷支護優化設計

柏仁宣 董 明 周 川

（四川川煤華榮能源有限責任公司太平煤礦）

太平煤礦32152.43工作面平均傾斜角度為42°，因下區段煤柱較小，下區段工作面回風巷掘送時，受上區段工作面采動影響，工作面礦壓傳遞到下區段回風巷，引起巷道圍巖壓力大、應力集中，且因煤層硬度低、穩定性差，煤層掘送和支護難度大，需要時常維護才能滿足安全回采的要求。

1 傳統支護工藝失效原因分析

分析煤層及頂底板結構，15#煤層總厚度為0~14.5 m，平均厚度為4.98 m，且有B11背斜軸貫穿整個工作面，煤層松軟節理發育，頂板為粗砂巖、泥質粉砂巖，較為松散（表1）。

對該15#煤層取樣至實驗室測試（表2），煤層抗壓強度僅為4.41 MPa（f=0.44），抗拉強度平均值為0.81 MPa，屬典型的松散煤層，當錨桿或錨索支護力不佳或頂板來壓時，極易發生變形，形成漏冒、片幫現象，嚴重時，隨錨桿或錨索一起片冒。

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2 支護方案優化

2.1 優化思路

（1）錨索打設。加長錨索長度，使錨索打入堅固巖層，形成穩定的錨固結構體。

（2）防止漏冒。采用強力錨桿+金屬網+W鋼帶+竹芭組合形成支護系統，在巷道兩幫進行二次主動聯合懸吊補強支護。

2.2 施工工藝及支護設計

工作面回風巷采用綜掘沿煤層底板施工工藝，巷道斷面形狀為三心拱，該巷道斷面下寬4 m、中高2.6 m。巷道采用?18 mm×2.4 m強力錨桿加金屬網，鋼梁架改為“W”鋼帶，采用竹芭護煤層，錨桿間排距為0.8 m×1 m，采用強力錨桿+“W”鋼帶組合梁支護系統；同時采用“五花”形狀布置錨索，在巷道兩幫各打設1排錨索，頂部打設3排?17.8 mm×9.2 m的鋼絞線，共5排形成二次主動聯合懸吊補強支護（圖1，圖2）。錨索間排距2 m×2 m，若遇煤層松軟，使?17.8 mm×4.2 m鋼絞線代替錨桿進行支護［1-5］。

（1）采用直徑為18 mm、長2.4 m的無縱筋螺紋強力錨桿（MSGLW-335/18型強力錨桿）。錨索沿煤層走向布置5排，錨索配合直徑18 mm的鋼筋托梁聯合支護頂幫，錨索采用1根股主絲與7股高強度低松弛預應力鋼絞線（?17.8 mm×9.2 m），配合高強度鎖具和可調心托板起到貼緊巖面。

（2）頂板及兩幫采用“W”鋼帶支護，間距0.8 m，排距1 m，“W”鋼帶規格為2 880 mm×220 mm×3 mm，鋼帶眼孔間距0.8 m，兩端留設140 mm。

（3）金屬網材料為10#高強度冷拔絲編制而成，網孔規格為50 mm×50 mm；竹笆規格為1.2 m×0.6 m×10 mm（長×寬×厚）。

（4）錨桿托盤由180 mm×180 mm×35 mm的正方形鋼板壓制成；錨索槽鋼托盤規格為350 mm×16 mm×8 mm（長×寬），配合高強度可調鎖具和可調心托板。

（5）采用低黏度樹脂錨固劑，型號為CK2350型。

2.3 巷道支護效果

在下區段3215-2、43回風巷使用以上支護方案后，在采煤工作面回采期間，回采巷道的變形量基本能保證回采的要求。與以往的錨網支護相比，節約了大量的維護時間，減少了巷道的維護量，為采煤工作面穩產提供了有利條件，為采掘銜接創造了有利的條件。

3 結論

大傾角松軟煤層高應力區煤巷加長錨索長度，使錨索打入堅固巖層，開成穩定的錨固結構體支護，采用強力錨桿+金屬網+W鋼帶+竹芭護煤層組合形成二次主動聯合支護技術，施工組織和施工工序簡易，工人勞動強度低，實現了快速安全施工。杜絕了因支護不到位，造成大傾角松軟煤層高應力掘進巷道片幫、漏頂現象。