受鄰近掘進擾動影響下的巷道支護設計優化

楊 濤 楊皓博

(1.陜西彬長胡家河礦業有限公司，陜西 長武 713600；2.陜西彬長小莊礦業有限公司，陜西 彬州 713500）

1 工程概況

陜西彬長胡家河礦業有限公司開采4#煤層，井下正掘進402104工作面回風順槽。根據工作面綜合柱狀圖可知，直接頂為均厚6.5 m的砂質泥巖，基本頂為厚3.2 m的中粒砂巖，直接底為均厚1.5 m的砂質泥巖，基本底為厚12.5 m的中粒砂巖。

402104工作面回風順槽為矩形斷面，沿煤層底板布置，掘進毛寬5.5 m，毛高3.45 m，毛斷面積18.975 m2，凈寬5.4 m，凈高3.2 m，凈斷面積17.28 m2。402104工作面回風順槽掘進時受鄰近402103工作面回風巷掘進影響，區段煤柱30 m，處于應力集中區域，原錨網索支護參數不合理，導致巷道底鼓，兩幫收斂，頂板下沉量大，頂底板移近量最大可到550 mm，兩幫移近量最大可達510 mm，巷道圍巖變形嚴重問題亟需解決。

2 支護優化

2.1 原支護存在的問題

（1）巷道直接底為泥巖，在掘進期間，底板巖層遇水發生軟化、膨脹，引起巷道底板變形，如圖1。

圖1 巷道底鼓變形圖

（2）原支護材料中錨桿未配備減摩墊圈，導致錨桿預緊力不足。相同錨桿預緊扭矩下，減摩墊圈的增加能夠有效提高錨桿的預緊力，能到起到很好的支護效果。

（3）回風順槽頂板和兩幫破碎段較多。原支護頂板和兩幫錨桿間排距為800 mm×800 mm，但現場觀測效果并不好。

2.2 支護參數優化

針對原支護的不足，選擇改進支護參數，采用錨網索+W型鋼帶+槽鋼聯合支護，增加支護整體性。402104回風順槽頂板錨桿間排距為700 mm×900 mm，共布置8根；兩幫錨桿間排距為700 mm×900 mm，每幫布置4根；頂板錨索間排距為1400 mm×1000 mm，共布置3根。具體支護參數如下：

（1）頂板及兩幫錨桿。采用Φ22 mm×2500 mm錨桿，每根錨桿使用MSZ23/60和MSK23/60型樹脂錨固劑各1卷，配套使用托盤、螺母和減摩墊圈。

每根錨桿錨固力≥110 kN，幫部錨桿扭矩為200 N·m，頂部為240 N·m。

（2）頂板錨索。采用Φ21.8 mm×8800 mm錨索，每排打設3根，匹配托盤和鎖具。每孔放置3卷MSZ23/60和1卷MSK23/60型樹脂錨固劑，錨索錨固力≥300 kN，張拉預緊力≥210 kN。

（3）網片。回風順槽頂板采用900 mm×1700 mm金屬網，兩幫采用規格800 mm×3800 mm塑鋼網。相鄰兩張網片之間用鐵絲進行固定，雙排扣距為200 mm。

（4）W鋼帶。回風順槽頂板W型鋼帶規格為BHW-280-3.0-5.1，匹配錨桿逐排打設。槽鋼托梁：長度2 m、1.6 m的錨索孔距配套使用錨索鎖具和托盤。2根錨索固定一根托梁，槽鋼拖梁布置為“323”邁步式。402104工作面回風順槽支護斷面圖如圖2。

圖2 402104工作面回風順槽支護斷面圖

3 支護效果分析

402104工作面回風順槽支護參數優化后，在巷道圍巖500 m和700 m處各布置1個測點，監測巷道圍巖兩幫內移量、底鼓量和頂板下沉量。觀測周期為80 d，頻率為5 d/次。觀測數據匯總得圖3所示。

圖3 402104工作面回風順槽圍巖位移曲線圖

由圖3可以看出，402104工作面回風順槽在采取優化支護方案后，兩幫內移量和頂底板移近量在一個月后開始趨于穩定狀態，最終402104回風順槽兩幫內移量穩定在90 mm，底鼓量穩定在120 mm，頂板下沉量穩定在70 mm，為原支護巷道掘進初期頂底板變形量、兩幫變形量的34.5%和17.6%。證明巷道優化設計效果良好，圍巖變形得到有效控制。

4 結論

針對402104工作面回風順槽受鄰近402103工作面回風巷掘進影響巷道變形嚴重問題，對巷道支護設計參數優化，加密了錨桿間距，增加了錨桿、錨索預緊力，圍巖變形量大幅度減少，掘進速度提高，減少了維修巷道成本，取得良好效果。