8 m 灰巖直覆半煤巖巷錨網支護技術研究

李立社

（冀中能源邢礦集團 山西古縣金谷煤業有限公司，山西 臨汾 041000）

1 巷道布置情況

1.1 10904 工作面地質狀況

金谷煤業10904 工作面煤層較穩定，煤層厚度在2.46～3.00 m，平均煤厚2.845 m，在斷層附近煤層有壓薄或增厚現象。9 號、10 號煤層中間帶有1 層夾矸，矸厚0.93～1.36 m，平均厚度1.11 m。10904 工作面運輸順槽長度2 573 m，掘進方位均為0，巷道為矩形，規格為4.5 m×3 m（寬×高）。

10904 運輸順槽掘進工作面為一單斜構造，煤層傾角0°30′～8°30′。10904 掘進工作面在一采區北翼，工作面四周均未進行采掘活動，在工作面內未發現其他地質構造。地質鉆孔ZK502 在10904 工作面內，距工作面運輸順槽最近距離36.8 m，經實際調查ZK502 孔口封閉完好。

1.2 10904 掘進工作面工程難點

（1） 由于巷道較長，達到2 500 m，導致巷道經歷的時間漫長。巷道的變形速度相對穩定時，時間越長，巷道累計變形量越大。

（2） 根據以往經驗，巷道可能會遇到地質構造較多，必要巷道地段應考慮架棚和注漿加固。

（3） 由于煤層埋藏較淺，尤其是雨季，巷道水文地質復雜，涌水量大，對錨固的時效性挑戰較大。

2 10904 工作面支護方案及參數

2.1 支護方案分類原則

（1） 根據10904 工作面地質條件分析，排距具備0.8~2.0 m 的應用前提。

（2） 10904 運輸順槽為一次采動巷道，在距10904 工作面切眼附近200 m 左右的區域，可對支護進一步優化。

（3） 對于淋水、斷層、陷落柱等特殊區域應采用架棚或聯合支護方式。

2.2 大排距支護方案及參數

在巷道頂板灰巖直覆段整層厚度1.2 m 以上的區域，地質構造賦存穩定，分層厚度在1.5 m 以下；9+10 號煤層以及夾矸厚度總和在3.5 m 以內；無淋水。

巷道頂板的支護采用MSGLW-335/M20-18×1 800 mm 高強錨桿，頂板4 根，頂錨桿間排距1 400×1 400 mm；兩幫各1 根，上下交錯布置，上部在頂幫交界處，下部在夾矸部分上邊界，錨桿排距為1 400 mm。頂板兩角錨桿外扎15°~20°，中間錨桿垂直頂板施工。兩幫錨桿、頂錨桿和底錨桿分別上扎下扎20°。頂托盤規格為140 mm×140 mm×8 mm 碟形托盤；幫托盤規格為120 mm×100 mm×8 mm 碟形托盤。每根錨桿使用1 卷CK2335 和1 卷Z2350 錨固劑。先放入超快錨固劑（CK- 超快速，Z- 中速，23- 直徑，23 mm，50-長度，50 cm）。預緊力矩大于250 N·m。

頂板使用2 片2 800 mm×1 500 mm 的4 mm 鋼筋網進行護表，巷道為4 500 mm，多余部分折疊布置在巷道幫部。網孔100 mm×100 mm，使用過程中用鋼帶固定，且采用14 號鐵絲按200 mm 有效連網。網片排與排間搭接100 mm，同一排2 網片搭接200 mm。

采用H 型鋼帶，頂鋼帶長4 700 mm，幫鋼帶長1 700 mm，H 型鋼帶垂直巷道軸向布置。頂幫鋼帶搭接200 mm。

2.3 小排距支護方案及參數

在淋水或巷道出現裂隙區域，頂板采用錨桿+錨索聯合支護。幫部全錨桿支護，采用4 根錨桿。頂板及兩幫支護采用MSGLW- 335/M20-18×1 800 mm 高強錨桿，頂板4 根，頂錨桿間排距1 400 mm×1 200 mm；兩幫各3 根，錨桿間排距1 200 mm×1 200 mm。頂板兩角錨桿外扎15° ~ 20°，中間錨桿垂直頂板施工。兩幫錨桿，頂錨桿和底錨桿分別上扎下扎20°。頂托盤規格為140 mm×140 mm×8 mm 碟形托盤；幫托盤規格為120 mm×100 mm×8 mm 碟形托盤。每根錨桿使用1 卷CK2335 和1 卷Z2350 錨固劑。先放入超快錨固劑，預緊力矩大于250 N·m。

頂板錨索支護每排布置2 根錨索，在頂板施工錨索，錨索形式為間排布置，每施工兩排錨桿施工一組錨索，錨索交替布置。間排距2 000×2 400 mm，每排錨索布置在兩排錨桿中間。錨索規格為φ22 mm×6 200 mm，SKP22－1/1860 高強度低松弛鋼絞線。

采用H 型鋼帶，頂鋼帶長4 700 mm，幫鋼帶長3 000 mm；H 型鋼帶垂直巷道軸向布置。頂幫鋼帶搭接200 mm。

頂板使用兩片2 500 mm×1 300 mm 的4 mm 鋼筋網進行護表，兩幫各用1 片3 000 mm×1 300 mm 的4 mm 鋼筋網進行護表；網孔100 mm×100 mm，使用過程中用鋼帶固定，且采用14 號鐵絲按200 mm 有效連網。網片排與排間搭接100 mm，同一排兩網片搭接200 mm。

2.4 斷層、構造帶影響區域支護方案及參數

在構造地段，巷道掘進過程中“短支短掘”，即巷道一次最大允許掘進1 排。主要采用錨桿+錨索聯合支護，必要時架棚支護甚至注漿加固。具體內容如下。

巷道頂板的支護采用MSGLW-335/M20-18×2 200 mm 高強錨桿，頂板5 根，頂錨桿間排距為1 000 mm×800 mm；兩幫各3 根，錨桿排距為800 mm。

在頂板施工錨索，錨索形式為間排布置，每2排錨桿施工一組錨索，錨索交替布置。間排距為2 000 mm×1 600 mm，規格φ22 mm×6 200 mm，SKP22－1/1860 高強度低松弛鋼絞線。采用H 型鋼帶，頂鋼帶長4 700 mm，幫鋼帶長3 000 mm；H型鋼帶垂直巷道軸向布置。頂幫鋼帶搭接200 mm。

支架采用12 號礦用工字鋼，此區域巷道斷面優先采用矩形斷面。巷道斷面寬度×中高為4.5 m×2.97 m。

3 巷道礦壓監測方案

巷道表面收斂反映巷道表面位移的大小及巷道斷面縮小程度，可以判斷圍巖的運動是否超過其安全最大允許值，是否影響巷道的正常使用。具體包括頂板下沉量及下沉速度、底鼓量及底鼓速度、兩幫移近量及移近速度。

3.1 巷道圍巖變形觀測

（1） 測點布置一般采用十字布點法，如圖1所示。

圖1 表面位移測點布置示意Fig.1 Layout of surface displacement measurement points

（2） 測量方法。

按一定的時間間隔，分別測量AB、CD、AO、CO 各測點間的距離，即可計算出巷道頂底兩幫的位移量和位移速度。

量測頻度：成巷10 d 以內1 次/d，10 d 以后2~3 次/周，一個月后1~2 次/周。

3.2 巷道頂板離層觀測

（1） 觀測對象：9 號+10 號煤順槽。

（2） 觀測內容：頂板離層量。

（3） 觀測目的：通過頂板離層儀監測頂板錨桿錨固范圍內離層值變化趨勢，進而得到頂板離層情況提供連續的直觀信息顯示，掌握巷道頂板離層及圍巖移動量情況，能及早發現頂板失穩的征兆，對頂板的變化情況預報并處理，為安全生產提供保障。巷道兩幫記錄兩幫移近量。

（4） 每隔50 m、巷道交叉口和地質構造處巷道中間布置頂板離層儀（深層點6 m，淺層點2 m，附頂板離層儀安裝示意圖），用頂板離層儀檢測頂板離層。迎頭工作面50 m 內，每天觀測離層儀的位移值，迎頭工作面50m 外每7 d 觀測一次離層儀的位移值以及掘進巷道頂板壓力顯示情況，根據位移變化情況，針對性制定防范措施。頂板離層儀安裝示意如圖2 所示。

圖2 頂板離層儀安裝示意Fig.2 Installation of roof separation meter

（5） 離層等級劃分見表1。

表1 離層等級劃分Table 1 Separation grade division

（6） 兩幫移近量小于400 mm，在不影響巷道使用的情況下，且錨桿檢測錨固力不小于規程措施規定的，可暫不進行處理。當兩幫移近量大于400 mm 且巷道凈寬小于4.1 m 時，影響巷道使用或錨桿檢測錨固力不合格、失效的，應及時進行擴掘整修，然后重新打設錨桿，并根據現場情況采取縮小錨桿間排距、加打幫錨桿、套U 鋼等加強支護措施。

4 結 論

（1） 10904 工作面為北翼第一個工作面且采用沿空留巷方式布置，需要同時布置3 條順槽，同時，北翼工作面走向達到2 500 m 長度，布置10904 工作面所需掘進工程量較大。對巷道支護強度進行合理的優化后，提高了掘進速度，避免出現采掘接替緊張的局面，對企業發展具有重大意義。

（2） 9+10 號煤巷道原錨桿支護排距1.2 m，每排11 根錨桿；支護優化后錨桿支護排距1.4 m，每排8 根錨桿，平均5.7 根/m，按錨桿成本40 元/套計算，每米可節省支護材料（11-5.7） ×40=212元，10904 順槽設計長度2 573 m，可節約支護成本2 573×212=545 476 元，具有良好的經濟效益。