堅(jiān)硬頂板下特大斷面切巷錨網(wǎng)索柱聯(lián)合支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

劉 波

（潞安化工集團(tuán)寺家莊公司，山西 晉中 045300）

隨著科技的日新月異，采礦理論和采掘裝備也有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，國家正在大力推廣智能化采煤，隨著煤炭的需求量持續(xù)增加，煤礦生產(chǎn)能力逐漸提高，采掘裝備尺寸隨之增大。相關(guān)資料顯示，現(xiàn)有采煤機(jī)滾筒直徑已經(jīng)超過了3.0 m，液壓支架和刮板機(jī)的尺寸也隨之增大。為滿足工作面設(shè)備安裝的需求，需要尺寸更大的切巷，大斷面、特大斷面切巷已經(jīng)逐漸成為常態(tài)化。由于巷道頂板跨度較大，巷道圍巖的穩(wěn)定控制成為一大難題[1-5]。

寺家莊礦15302工作面特大斷面切巷基本頂賦存平均厚度9.88 m的深灰色細(xì)砂巖，普氏系數(shù)在12～14之間，屬于堅(jiān)硬巖層，其巖層賦存穩(wěn)定且較厚，具備良好的承載能力，15302工作面采用一次采全高綜采工藝，為滿足工作面采煤設(shè)備布置需求，15302工作面切巷尺寸較大，巷道一次成巷及維護(hù)相對(duì)困難。

1 工程概況

15302工作面開采15#煤層，位于+510 m水平北一盤區(qū)，南部為北一盤區(qū)準(zhǔn)備大巷，西部為開拓大巷（未掘），東部為15304工作面（未掘）。工作面標(biāo)高500～570 m，地面標(biāo)高934～1075 m。15#煤層厚度在4.1～9.1 m之間，平均厚度為5.89 m，煤層平均傾角6°，賦存穩(wěn)定，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般含矸2～3層，呈塊狀及粉狀。基本頂為細(xì)砂巖，平均厚度9.88 m；直接頂為砂質(zhì)泥巖，平均厚度為1.49 m；直接底為泥巖，平均厚度7.70 m；基本底為砂質(zhì)泥巖，平均厚度3.84 m。15302切巷傾向長(zhǎng)度225 m，切巷內(nèi)計(jì)劃布置1臺(tái)型號(hào)SL1000的采煤機(jī)、1部型號(hào)SGZ-1250/2×1000的刮板機(jī)、124架型號(hào)ZY12000-30/68D的普通液壓支架。切巷設(shè)計(jì)矩形斷面，掘進(jìn)寬度10 200 mm，掘進(jìn)高度4300 mm。

2 特大斷面切巷錨網(wǎng)索柱聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

15302工作面基本頂屬于堅(jiān)硬巖層，其巖層賦存穩(wěn)定且較厚，具備良好的承載能力，支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分利用這一層厚而堅(jiān)硬的細(xì)砂巖頂板巖層的承載能力，而由于工作面切巷斷面尺寸較大，采用一次掘巷、二次擴(kuò)巷的成巷工藝。基于此，設(shè)計(jì)開發(fā)一次掘巷高強(qiáng)度錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)和二次擴(kuò)巷高強(qiáng)度錨網(wǎng)索主動(dòng)+臨時(shí)支護(hù)技術(shù)。

2.1 一次掘巷高強(qiáng)度錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)

15302工作面切巷一次掘巷寬度6000 mm，掘進(jìn)高度4300 m，如圖1。采用高強(qiáng)度錨網(wǎng)索主動(dòng)支護(hù)，支護(hù)材料主要包括錨桿+鋼筋梯、錨索+M鋼帶、金屬網(wǎng)、玻璃鋼錨桿，參數(shù)如下：

圖1 一次掘巷支護(hù)圖（mm）

（1）頂板采用Φ22 mm、長(zhǎng)度2400 mm的高強(qiáng)度錨桿，間排距750 mm×750 mm，配套1支CK2350、1支K2350樹脂錨固劑，設(shè)計(jì)預(yù)緊力矩、錨固力分別為330 N·m、100 kN，采用Φ14 mm圓鋼焊接的鋼筋梯連接；采用Φ21.6 m、長(zhǎng)度9300 mm的1×19結(jié)構(gòu)鋼絞線，間排距1500 mm×1500 mm，配套2支CK2350和2支K2350樹脂錨固劑，預(yù)緊力設(shè)計(jì)40 MPa，采用4 mm加厚M鋼帶連接；采用規(guī)格6200 mm×1000 mm的菱形金屬網(wǎng)鋪底（由直徑3.4 mm的鐵絲編制）。

（2）實(shí)煤體幫采用Φ22 mm、長(zhǎng)度2400 mm的高強(qiáng)度錨桿，間排距750 mm×750 mm，配套1支CK2350、1支K2350樹脂錨固劑，設(shè)計(jì)預(yù)緊力矩、錨固力分別為330 N·m、100 kN，采用Φ14 mm圓鋼焊接的鋼筋梯連接；采用規(guī)格4200 mm×1000 mm的菱形金屬網(wǎng)鋪底（由直徑3.4 mm的鐵絲編制）。

（3）擴(kuò)巷幫采用Φ22 mm、長(zhǎng)度2400 mm的玻璃鋼錨桿，間排距750 mm×750 mm，配套1支CK2350樹脂錨固劑，設(shè)計(jì)預(yù)緊力矩、錨固力分別為120 N·m、100 kN。

2.2 二次擴(kuò)巷高強(qiáng)度錨網(wǎng)索主動(dòng)+臨時(shí)支護(hù)技術(shù)

二次擴(kuò)巷支護(hù)圖如圖2。15302工作面切巷二次擴(kuò)巷寬度4200 mm，擴(kuò)巷高度4300 m，采用高強(qiáng)度錨網(wǎng)索主動(dòng)+臨時(shí)支護(hù)，支護(hù)材料主要包括錨桿+鋼筋梯、錨索+M鋼帶、金屬網(wǎng)、玻璃鋼錨桿、單體液壓支護(hù)+π型梁，參數(shù)如下：

圖2 二次擴(kuò)巷支護(hù)圖（mm）

（1）頂板錨桿支護(hù)參數(shù)同一次掘巷高強(qiáng)度錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)，采用Φ14 mm圓鋼焊接的鋼筋梯連接。錨索距一次掘巷錨索600 mm處開始布置，規(guī)格參數(shù)同一次掘巷高強(qiáng)度錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)，采用4 mm加厚M鋼帶連接，采用規(guī)格4600 mm×1000 mm的菱形金屬網(wǎng)鋪底（由直徑3.4 mm的鐵絲編制），采用單體支柱+π型梁加強(qiáng)支護(hù)，單體支護(hù)型號(hào)DW45-300/110，每排4柱，π型梁長(zhǎng)度2.4 m，柱距1.0 m，一梁三柱。

（2）開采幫采用Φ22 mm、長(zhǎng)度2400 mm的玻璃鋼錨桿，間排距750 mm×750 mm，配套1支CK2350樹脂錨固劑，設(shè)計(jì)預(yù)緊力矩、錨固力分別為120 N·m、100 kN；采 用 規(guī) 格4200 mm×1000 mm的塑料網(wǎng)鋪底。

3 切巷圍巖控制效果

監(jiān)測(cè)15302工作面切巷圍巖變形情況，變形曲線如圖3。由圖3分析可知，切巷主要變形發(fā)生在掘進(jìn)80 d內(nèi)，該時(shí)期內(nèi)巷道發(fā)生了較大變形，頂?shù)装寮皟蓭鸵平糠謩e為149 mm、108 mm，移近速度分別為1.86 mm/d、1.35 mm/d。切巷掘進(jìn)80 d后，圍巖趨于穩(wěn)定。此時(shí)，頂?shù)装寮皟蓭鸵平糠謩e為156 mm、113 mm，移近速度趨于0 mm/d。綜上所述，特大斷面切巷錨網(wǎng)索柱聯(lián)合支護(hù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了15302工作面切巷的穩(wěn)定控制。

圖3 切巷圍巖移近曲線圖

4 結(jié)論

以15302工作面切巷基本頂賦存厚而堅(jiān)硬的細(xì)砂巖為工程背景，提出采用一次掘巷、二次擴(kuò)巷的成巷工藝，一次掘巷寬度為6000 mm，掘進(jìn)高度為4300 m，二次擴(kuò)巷寬度4200 mm，擴(kuò)巷高度4300 m?；诖?，設(shè)計(jì)開發(fā)了特大斷面切巷錨網(wǎng)索柱聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，根據(jù)巷道變形監(jiān)測(cè)結(jié)果，切巷掘進(jìn)80 d后，圍巖趨于穩(wěn)定，頂?shù)装寮皟蓭鸵平糠謩e為156 mm、113 mm，變形均較小，實(shí)現(xiàn)切巷的穩(wěn)定控制。