堅(jiān)硬頂板大斷面開切眼二次成巷支護(hù)技術(shù)研究與應(yīng)用

王再峰

（霍州煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司安全監(jiān)察局，山西 霍州 031400）

賦存較厚煤層的礦井多采用一次采全高綜采開采工藝。相關(guān)資料顯示，目前我國現(xiàn)有的采煤機(jī)滾筒直徑已經(jīng)超過了3.0 m，液壓支架超過了8.0 m。為滿足采掘設(shè)備的安裝，要求更大尺寸的開切眼巷道，由于其頂板跨度大，成巷及支護(hù)相對困難[1-5]。

辛置煤礦2216 工作面頂板賦存一層厚層狀的K8 中細(xì)砂巖，其厚度較大（平均厚度7.2 m），抗壓強(qiáng)度在110～120 MPa 之間，屬于堅(jiān)硬巖層，其巖層賦存穩(wěn)定，具備一定的承載能力。由于工作面開切眼斷面尺寸較大（8.0 m×3.9 m），頂板跨度較大，一次成巷相對困難，一般采用二次成巷技術(shù)。初次掘巷斷面尺寸5.0 m×3.9 m，二次擴(kuò)巷斷面尺寸為3.0 m×3.9 m，采用高強(qiáng)度錨桿索、玻璃鋼錨桿配合鋼筋梯子梁、W 鋼帶和金屬網(wǎng)、塑料網(wǎng)實(shí)現(xiàn)大斷面開切眼的穩(wěn)定控制。

1 工程概況

2216 工作面開采2#煤層，位于310 水平二采區(qū)，東北方向?yàn)椴蓞^(qū)軌道巷，其余方向均為實(shí)煤體。工作面埋深420～488 m，平均煤層厚度4.1 m，平均傾角9°，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜。工作面直接頂為厚0～7.5 m的泥巖和砂泥巖，灰黑色，薄層狀，半堅(jiān)硬；基本頂為厚6.0～8.2 m 的K8 中細(xì)砂巖，灰白色，厚層狀，堅(jiān)硬；直接底為厚4.0～6.5 m的泥巖，灰黑色，厚層狀，半堅(jiān)硬；基本底為厚4.0～7.8 m 的中砂巖，灰白色，中厚層狀，堅(jiān)硬。2216 切眼巷沿煤層傾向布置，長度203 m，巷內(nèi)計(jì)劃布置1 臺MG750/1900-GWD采煤機(jī)，1 部SGZ1000/2*855 刮板輸送機(jī)，116 架ZY10000/26/55 液壓支架。開切眼設(shè)計(jì)矩形斷面，尺寸8.0 m×3.9 m。

2 堅(jiān)硬頂板下大斷面切眼二次成巷支護(hù)技術(shù)

2216 工作面頂板K8 中細(xì)砂巖厚度較大，抗壓強(qiáng)度在110～120 MPa之間，屬于堅(jiān)硬巖層，賦存穩(wěn)定，具備一定的承載能力。由于工作面開切眼斷面尺寸較大，頂板跨度較大，一次成巷相對困難，因此采用堅(jiān)硬頂板大斷面切眼二次成巷支護(hù)技術(shù)。

2.1 開切眼初次掘巷支護(hù)

2216 工作面開切眼采用二次成巷技術(shù)，初次掘巷斷面尺寸5.0 m×3.9 m，采用高強(qiáng)度錨桿索、玻璃鋼錨桿配合鋼筋梯子梁、W 鋼帶和金屬網(wǎng)實(shí)現(xiàn)初次掘巷時(shí)期開切眼的穩(wěn)定控制，如圖1，具體技術(shù)參數(shù)如下：

圖1 初次掘巷巷道支護(hù)斷面圖

（1）頂板采用Φ22 mm、長度2.4 m 的左旋高強(qiáng)錨桿，間排距0.8 m×0.8 m，配套CK2335、Z2360 樹脂錨固劑各一支，保證錨固力≥100 kN，預(yù)緊力矩≥280 N·m。錨桿采用Φ12 mm 圓鋼焊接而成的雙筋梯子連接，頂板采用Φ21.8 mm、長度8300 mm 的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，間排距1.4 m×1.6 m，每排布置3 根，配套1 支CK2335 和3 支Z2360 樹脂錨固劑，張拉預(yù)緊力≥45 MPa，錨索采用4 mm厚的W 鋼帶連接，金屬網(wǎng)采用10#鐵絲編制而成菱形金屬網(wǎng)，規(guī)格5.2 m×1.0 m。

（2）非擴(kuò)巷幫采用Φ22 mm、長度2.4 m 左旋高強(qiáng)錨桿，間排距0.8 m×0.8 m。錨桿采用Φ14 mm 圓鋼焊接而成的單筋梯子連接，其余錨桿參數(shù)參照頂板支護(hù)，金屬網(wǎng)采用10#的鐵絲編制而成菱形金屬網(wǎng)，規(guī)格3.9 m×1.0 m。

（3）擴(kuò)巷幫采用Φ22 mm、長度2.4 m 的玻璃鋼錨桿，間排距0.8 m×0.8 m，配套CK2335、Z2360 樹脂錨固劑各一支，保證錨固力≥100 kN，預(yù)緊力矩≥100 N·m。

2.2 開切眼二次擴(kuò)巷支護(hù)

2216 工作面開切眼二次擴(kuò)巷斷面尺寸3.0 m×3.9 m，采用高強(qiáng)度錨桿索、玻璃鋼錨桿配合鋼筋梯子梁、W 鋼帶和金屬網(wǎng)、塑料網(wǎng)實(shí)現(xiàn)二次擴(kuò)巷時(shí)期開切眼的穩(wěn)定控制，具體技術(shù)參數(shù)如下：

（1）頂板錨桿支護(hù)參數(shù)同初次掘巷支護(hù)技術(shù)，同時(shí)，距初次掘巷錨索0.8 m 處開始布置錨索，二次擴(kuò)巷錨索與初次掘巷錨索成交錯(cuò)布置，規(guī)格與參數(shù)同初次掘巷一致。錨索采用4 mm 厚的W 鋼帶連接，金屬網(wǎng)采用10#鐵絲編制而成菱形金屬網(wǎng)，規(guī)格3.2 m×1.0 m。

（2）開采幫采用Φ22 mm、長度2.4 m 的玻璃鋼錨桿，間排距0.8 m×0.8 m，配套CK2335、Z2360 樹脂錨固劑各一支，保證錨固力≥100 kN，預(yù)緊力矩≥100 N·m。采用塑料網(wǎng)增加護(hù)表面積，規(guī)格3.2 m×1.0 m。

3 切眼圍巖控制效果

由圖2 可知，開切眼成巷圍巖變形大概可分為3 個(gè)階段：初期快速變形階段、中期緩慢變形階段、后期穩(wěn)定變形階段。初期快速變形階段主要集中在開切眼成巷45 d 內(nèi)，該時(shí)間內(nèi)開切眼圍巖變形較快，頂?shù)装逡平俣燃s2.14 mm/d，兩幫移近速度約1.61 mm/d；中期緩慢變形階段是在開切眼成巷45～90 d 內(nèi)，頂?shù)装逡平俣燃s1.31 mm/d，兩幫移近速度約0.89 mm/d，頂?shù)装逡平俣冉档?9%，兩幫移近速度降低45%；后期穩(wěn)定變形階段是在開切眼成巷90 d 后，開切眼圍巖趨于穩(wěn)定，巷道變形速度可忽略不計(jì)，此時(shí)開切眼頂?shù)装逡平考s154 mm，開切眼兩幫移近量約112 mm。

圖2 二次擴(kuò)巷巷道支護(hù)斷面圖

綜上所述，堅(jiān)硬頂板大斷面開切眼二次成巷支護(hù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了2216 工作面開切眼的穩(wěn)定控制。開切眼圍巖移近曲線圖如圖3。

4 結(jié)論

充分發(fā)揮堅(jiān)硬頂板巖層承載能力，可有效提高巷道支護(hù)效果。2216 工作面開切眼二次成巷施工，初次掘巷斷面尺寸5.0 m×3.9 m，二次擴(kuò)巷斷面尺寸3.0 m×3.9 m，采用高強(qiáng)度錨桿索、玻璃鋼錨桿配合鋼筋梯子梁、W 鋼帶和金屬網(wǎng)、塑料網(wǎng)支護(hù)，實(shí)現(xiàn)了大斷面開切眼的穩(wěn)定控制。技術(shù)應(yīng)用后，開切眼在成巷90 d 后頂?shù)装逡平考s154 mm，兩幫移近量約112 mm，滿足生產(chǎn)安全要求。