北西回風大巷快速掘進圍巖控制技術研究

楊 濤

（陜西彬長胡家河礦業有限公司，陜西 長武 713600）

1 工程概況

陜西彬長胡家河礦業有限公司北西回風大巷布置于侏羅系中統延安組4 號煤層上部粗粒砂巖和粉砂巖中，4 號煤層厚度為5.90～14.10 m，平均厚度10 m。煤層上部為厚1.2 m 的泥巖直接頂，基本頂為厚9.15 m 和3.15 m 的粗粒砂巖和粉砂巖。北西回風大巷設計長度為3630 m，現已掘進至里程3015 m，剩余長度615 m。大巷東側為北西膠帶大巷，滯后北西回風大巷約280 m 掘進，大巷煤柱為40 m，鄰近無開采采區，鄰近巷道對該大巷掘進無影響。

因北西回風大巷剩余長度615 m 為全巖巷施工，根據北西回風大巷地質條件及現場支護情況，頂幫巖層較為穩定，巷道整體變形量小，可以對巷道支護參數進行優化，在保證圍巖穩定性前提下實現巷道快速掘進[1-7]。

2 快速掘進支護參數優化

2.1 原支護參數

北西回風大巷斷面為直墻半圓拱形斷面，巷道原支護采用錨網索噴聯合支護。掘寬6240 mm，掘高4720 mm，凈寬6000 mm，凈高4600 mm，S掘=25.27 m2，S凈=23.73 m2。巷道頂板采用規格Φ22 mm×2500 mm 左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿間排距為700 mm×800 mm，矩形布置，頂部錨桿固定在8 孔“W”鋼帶孔內，“W”鋼帶規格5100 mm×280 mm×3 mm。頂部錨索采用1×19股高強Φ21.8 mm×7100 mm 鋼絞線，間排距1200 mm×800 mm，“5-2-5”布置。鋼帶以下幫部從底板往上第1、3、5 根錨索選用Φ21.8 mm×3500 mm 錨索，鋼帶以下幫部從底板往上第2、4 根錨索選用Φ15.24 mm×3500 mm 錨索。

2.2 支護參數優化

由于巷道圍巖條件的變化，為提高巷道掘進速度，對支護參數進行優化。圖1 和圖2 為北西回風大巷優化后支護斷面和平面圖。具體的支護參數如下：

圖1 支護斷面圖（mm）

圖2 支護平面圖（mm）

（1）頂部支護。頂板支護采用規格Φ22 mm×2500 mm 左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，間排距為800 mm×900 mm，每排布置7 根錨桿，頂部每排采用3 個異型鋼帶搭接使用，鋼帶采用4 mm×80 mm×1800 mm 三孔異型鋼帶。托盤采用Q235 鋼板加工150 mm×150 mm×12 mm 碟形托盤，每根錨桿使用1 支K2360 型和1 支Z2360 型樹脂錨固劑錨固。頂部錨索采用1×19 股高強Φ21.8 mm×7100 mm 鋼絞線，間排距1600 mm×1800 mm，錨索按照“4-0-4”布置，錨索托盤采用Q235 鋼板加工300 mm×300 mm×16 mm 碟形托盤，配套使用KM22 鎖具及導向環，每根錨索使用1 支K2360 型和2 支Z2360 型樹脂錨固劑錨固。錨索支護完后用8#鐵絲在鋼絞線位置至少纏繞四圈，兩端固定在頂部鋼筋網片上進行防脫落處理，同時在巷道噴漿前要將錨索頭分股折彎。

（2）幫部支護。幫部支護采用規格Φ22 mm×2500 mm 左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，間排距為800 mm×900 mm，每側每排布置5 根錨桿，幫部每側每排采用2 個異型鋼帶搭接使用，鋼帶采用4 mm×80 mm×1800 mm 三孔異型鋼帶，頂部與幫部異型鋼帶不搭接。托盤采用Q235 鋼板加工150 mm×150 mm×12 mm 碟形托盤，每根錨桿使用1支K2360 型和1 支Z2360 型樹脂錨固劑錨固。

（3）其他參數。網片采用Φ6 mm 鋼筋焊網，網幅1100 mm×1700 mm，網格為100 mm×100 mm，搭接長度為100 mm，使用16#雙股鐵絲隔孔相連，綁扎間距200 mm。巷道噴射混凝土厚度為120 mm 噴砼，強度等級不低于C25。水溝凈尺寸規格為400 mm×400 mm，壁厚及鋪底厚度均為100 mm，水溝砼強度等級不低于C25。

3 應用效果分析

北西回風大巷支護參數優化后，在巷道3100 m和3250 m 處各布置1 個測站來監測巷道圍巖頂底板和兩幫移近量，監測周期為45 d，監測頻率為3 d/次。圖3 和圖4 分別為測站1 和測站2 巷道表面位移監測曲線圖。

圖3 測站1 巷道表面位移監測曲線

圖4 測站2 巷道表面位移監測曲線

由圖3 和4 可知，測站1 和測站2 監測的巷道位移量曲線總體走勢基本一致，曲線圖表明2 個測站都在前7 d 巷道圍巖量增速快，7 d 后圍巖變形量開始增長緩慢，一個月后開始趨于穩定。測站1 頂底板移近量穩定在24 mm，兩幫移近量穩定在20 mm；測站2 頂底板和兩幫變形量都小于22 mm。監測結果表明北西回風大巷頂底板和兩幫圍巖變形幅度較小，圍巖整體穩定。再結合巷道內頂板離層儀監測數據，頂板離層量為1～3 mm，頂板整體性較好。利用錨索測力計監測錨索受力情況，監測數據顯示頂板錨索承載15 MPa 左右，未出現錨索拉斷現象，表明支護參數優化后巷道圍巖穩定性較好，圍巖變形量小，支護效果良好。

4 結語

北西回風大巷原支護錨桿、錨索支護密度大導致巷道施工進度慢，根據北西回風大巷剩余615 m段地質條件的改善，優化錨網索噴聯合支護參數應用，巷道圍巖變形幅度較小，頂底板和兩幫變形量都小于25 mm，頂板離層量為1～3 mm，優化后的支護參數既經濟合理又能夠為巷道快速掘進提供安全保證。