岳城礦沿空留巷二次掘進(jìn)支護(hù)方式優(yōu)化研究

張 強(qiáng)

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)晉城煤炭事業(yè)部）

岳城礦2301（上）工作面沿3#煤頂板掘進(jìn)沿空留巷，該煤層以亮煤為主，鏡煤次之，含一層0.2 m厚夾矸，煤巖的高度為6.02 m。本次施工時(shí)巷道沿頂板留底煤進(jìn)行擴(kuò)幫，擴(kuò)幫寬度為2 600 mm，高度與原巷道高度一致（3 000 mm），采用機(jī)掘、人工支護(hù)的模式進(jìn)行綜采。由于地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜，按照現(xiàn)有的錨網(wǎng)索支護(hù)方案不僅效率低，而且支護(hù)時(shí)的安全性不足，影響了巷道掘進(jìn)效率。

在對(duì)2301（上）沿空留巷地質(zhì)情況進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出一種新的以錨網(wǎng)梁為主體的聯(lián)合支護(hù)方案，在保證支護(hù)強(qiáng)度的同時(shí)，簡(jiǎn)化整體的支護(hù)結(jié)構(gòu)。

1 巷道頂板支護(hù)

現(xiàn)有支護(hù)方案采用了人工補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)的結(jié)構(gòu)，在支護(hù)時(shí)需要7人同時(shí)進(jìn)行，支護(hù)材料多達(dá)12種，而且在支護(hù)過(guò)程中主要是依靠人工的經(jīng)驗(yàn)確定支護(hù)位置和支護(hù)量大小，支護(hù)方案缺乏科學(xué)性。因此，岳城礦提出在實(shí)現(xiàn)不降低支護(hù)強(qiáng)度、不降低支護(hù)效率的情況下，將同時(shí)作業(yè)的人員數(shù)量減少3人以上，將支護(hù)材料數(shù)量減少4種以上。

通過(guò)對(duì)井下巷道斷面結(jié)構(gòu)的分析，發(fā)現(xiàn)岳城礦巷道斷面比較規(guī)整，其掘進(jìn)過(guò)程中最大的危險(xiǎn)來(lái)自于礦壓波動(dòng)以及綜采作業(yè)過(guò)程中的碎石掉落傷人，因此，若想實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)，就需要采用標(biāo)準(zhǔn)化的支護(hù)結(jié)構(gòu)，采用錨索補(bǔ)強(qiáng)的方案，同時(shí)在巷道上側(cè)設(shè)置護(hù)網(wǎng)［1］，在簡(jiǎn)化支護(hù)結(jié)構(gòu)的情況下，提升巷道頂板的支護(hù)強(qiáng)度，提升井下綜采作業(yè)安全。

在新的支護(hù)結(jié)構(gòu)中，高強(qiáng)度錨桿采用MSGLW-400-22/2400型高強(qiáng)度鋼筋。在進(jìn)行布置時(shí)，每排設(shè)置4組錨桿，錨桿的縱向距離為1 000 mm，橫向距離為900 mm，在接近煤幫（巷道北幫）的1根錨桿與懸垂線(xiàn)呈10°夾角，其余均要和頂部呈90°角布置。

錨固方式為樹(shù)脂加長(zhǎng)錨固，鉆孔外徑設(shè)置為30 mm，孔的長(zhǎng)度控制在2 340 mm，鎖緊力不低于400 N·m，錨固力不小于150 kN，外露螺母不超過(guò)50 mm。

托梁型號(hào)為T(mén)5600/14 60×80/7，其利用鋼筋拼接而成。采用鉛絲編織而成的雙層正方形網(wǎng)護(hù)頂，型號(hào)為HBPP30，編織網(wǎng)的金屬孔尺寸為50 mm×50 mm，金屬網(wǎng)的連接采用疊邊形式，采用鉛絲將2層網(wǎng)連為一體，兩兩相鄰，網(wǎng)片采用16#鋼絲進(jìn)行連接，連接時(shí)采用隔孔穿線(xiàn)方式。

為了提高頂板支護(hù)的穩(wěn)定性，在頂板設(shè)置2條錨索，錨索橫向距離設(shè)置為2 000 mm，縱向距離為1 200 mm。錨索采用規(guī)格為SKP22-1/1720—9300的鋼絞線(xiàn)，錨固方式為加長(zhǎng)錨固，使用3支錨固劑，錨固長(zhǎng)度為1 970 mm，預(yù)緊力不低于300 kN，錨索安裝角度與頂板垂直［2］。

2301（上）沿空留巷二次掘進(jìn)巷道頂板支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 巷幫支護(hù)方案

目前巷幫支護(hù)主要采用單錨桿支護(hù)方案，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但在綜采作業(yè)過(guò)程中巷幫變形量大、可靠性差，因此在對(duì)井下巷道地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)研后，結(jié)合頂板支護(hù)方案，從減少井下支護(hù)材料、提高支護(hù)一致性的角度考慮，確定采用錨桿+托梁+錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)的方案，對(duì)錨桿支護(hù)時(shí)的布置和錨固力進(jìn)行優(yōu)化，提升支護(hù)穩(wěn)定性。

在新的支護(hù)方案中，錨桿使用MSGLW-400-22/2400型鋼筋［3］，采用W280/3.0 40×60型W鋼帶托盤(pán)。每排安放4根錨桿，最上側(cè)距頂板375 mm（幫部錨桿可滯后工作面一排，底錨桿最大可滯后工作面4排）。錨固長(zhǎng)度為1 208 mm，緊力矩不低于400 N·m，錨桿外露螺母外露不大于50 mm。在靠近頂、底板的幫錨桿的設(shè)置偏角要和巷道底板成10°角，其余與巷幫相互垂直［4］。

托梁選擇T2500/14 60×80/4型，利用鋼筋拼接而成。使用拱形托盤(pán)，尺寸大小結(jié)合井下實(shí)際地質(zhì)情況確定。利用鋼絲編織而成的雙層金屬網(wǎng)進(jìn)行護(hù)幫，規(guī)格為L(zhǎng)W10/50-1.1×3.0，網(wǎng)孔為50 mm×50 mm，利用16#鉛絲將2層網(wǎng)連為一體，兩兩相鄰網(wǎng)片采用鉛絲聯(lián)接。煤礦井下巷幫防護(hù)方案如圖2所示。

3 應(yīng)用效果分析

岳城礦2301（上）工作面沿空留巷在采用新的支護(hù)方案后，對(duì)優(yōu)化前后的支護(hù)效果進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明，優(yōu)化后巷道支護(hù)人員數(shù)量由最初的11人降低到7人，人數(shù)減少了36.4%，巷道的支護(hù)效率由最初的7 m/d，提升到目前的8.2 m/d，支護(hù)效率提升了約16.4%。目前該支護(hù)工藝已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用效果，煤礦井下的實(shí)際支護(hù)效果如圖3所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)岳城礦2301（上）沿空留巷二次掘進(jìn)支護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率低、安全性差等不足，結(jié)合2301（上）沿空留巷實(shí)際情況，提出了一種新的二次掘進(jìn)支護(hù)結(jié)構(gòu)，以錨網(wǎng)梁組合支護(hù)為核心，實(shí)現(xiàn)了對(duì)巷道的可靠支護(hù)。實(shí)際應(yīng)用表明，新的支護(hù)方案能夠?qū)⒕轮ёo(hù)人員數(shù)量減少36.4%，將井下巷道支護(hù)效率提升16.4%，對(duì)提升煤礦井下巷道掘進(jìn)效率和安全性具有十分重要的意義。