全断面矩形巷道快速掘进支护优化

陈国亮

汾西矿业贺西煤矿 山西 吕梁 033300

摘要：为了确保42108辅助运输巷掘进及使用过程中围岩稳定、支护结构可靠，在对掘进巷道原支护方案进行评估时发现，原支护方案支护条件下顶板存在离层、冒落风险，给巷道掘进及使用安全带来一定危险。因此，从掘进安全、效率及经济方面对掘进巷道支护方式进行优化，重点对巷道一次支护进行强化，提高了一次支护、二次支护间隔期期间顶板稳定，满足了42108辅助运输巷现有地质条件下的安全生产需要。

关键词：综掘 矩形巷道 围岩控制 联合支护

1 矿井概况

山西某矿42108辅助运输巷掘进工作面对应的地表标高为+1305m~1389m，沿着2号煤层底板掘进，对应的煤层底板标高为+872m~940m，埋藏深度在420m~560m，主要用以42108采面生产时的通风以及辅助运输。采面东侧为临近的已采42106采面采空区，西侧为实体煤，南侧为矿井井田边界，北侧为盘区运输大巷，巷道设计宽度为5800mm，高度为3.8m，总长度为3500m。2号煤层煤质属于不粘煤，煤层厚度介于3.6m~7.3m，均厚为6.13m。直接顶为深灰色泥岩，含部分云母碎片，水平层理发育，半坚硬，局部区域直接顶为砂岩；直接顶上部的老顶以细砂岩为主，较为坚硬。2号煤层顶板开采后容易脱落。矿井开采的2号煤层地质构造较为简单，根据三维物探勘探结果，在42108采区开采范围内发育有落差在2m左右的正断层，对巷道掘进有一定影响，掘进时需要注意。巷道掘进采用连采机，支护采用掘锚机，月掘进进尺量稳定在1000m左右。掘进采用型号为MJJ3800×5800全断面矩形掘进机，实现煤炭的截割，装载等工作；破碎机采用移动式破碎机型号PZY2000/310；采用自适应转载机实现转载工作；运输采用型号为DSJ100/100/2×200带式输送机实现。在巷道掘进过程中在掘进机完成煤炭截割、装载同时实现对巷帮、顶板一次支护，后续的二次支护采用型号为CMCO-8锚杆机进行。辅助运输采用防爆胶轮车。2 掘进支护优化

巷道原有的支护方案存在一次、二次支护时间间隔长，顶板岩层在施工扰动下存在有冒落、离层等风险，给巷道掘进安全造成一定影响[1~2]。为了确保巷道掘进以及使用安全，从安全、经济以及巷道掘进效率等方面出发，需要对掘进支护参数进行优化。2.1 顶板支护

2.1.1 一次支护

一次支护设计的锚杆排距为1.5m，每排布置4根锚杆压柔性高强纤维网进行支护，纤维网网孔为120mm×120mm。中部支护采用两根柔性锚杆，直径21.8mm，长度4m，配合采用的钢托盘具有抗扭性，锚杆施加扭矩为400N·m，锚杆外露岩层长度控制在100mm；若外漏长度控制在150mm范围时可以对锚杆进行张力，采用规格300mm×300mm×16mm钢托盘，采用KM22锁具进行锚杆张拉，张拉预应 274

力控制在160KN。顶板两侧锚杆普通螺纹钢锚杆，直径22mm，长2.2m，配合采用的蝶形托盘规格为150mm×150mm×8mm，施加的锚杆扭矩控制在300N·m，锚杆外露出螺母长度为10~40mm。2.1.2 二次支护

在顶板相临近的两排锚杆间，安装4根锚索或者锚杆压钢筋网（钢筋直径为6.5mm），并结合钢筋托梁对顶板进行管理。钢筋网间的网孔长150mm，宽150m，钢筋托梁采用直径为14mm圆钢制作而成，宽为80mm，长度为4m。在两侧使用直径21.8mm，长度6.2m锚索垂直煤壁施工，配套使用拱形钢托盘，规格为300mm×300mm×16mm；锚索外漏出岩面、托盘锁具分别为300mm、150mm，施加的预紧力大小为160KN。中间两根锚杆为直径22mm，长度2.2m螺纹钢锚杆，采用蝶形托盘（规格150mm×150mm×8mm），锚杆在螺母外露出长度为10~40mm，施加的预紧扭矩大小为300N·m。3.2 巷帮支护

3.2.1 一次支护

支护使用的排距1.5m锚杆，煤柱帮采用金属锚杆结合高强柔性纤维网支护，采面帮采用玻璃钢锚杆结合高强柔性纤维网支护。柔性纤维网网孔大小为120mm×120mm。在煤柱帮每排施工3根直径18mm，长度1.8m金属锚杆，配套使用蝶形托盘（规格150mm×150mm×8mm），施加的扭矩值为200N·m，锚杆在螺母外露长度控制在10~40mm。回采帮玻璃钢锚杆布置方式与煤柱帮一致，采用的玻璃钢锚杆直径为27mm，长2.1m，采用玻璃钢圆托盘（规格170mm×40mm）支护，预先施加扭矩大小为100N·m。3.2.2 二次支护

在一次支护的锚杆中间再施工三根锚索，并采用直径6.5mm规格钢筋网进行支护，网孔大小为150mm×150mm，与一次支护时布置的锚杆相对配合形成五花眼方式，消除支护盲区，确保整个巷道围岩稳定。3.3 巷道支护材料规格

在巷道一次、二次支护时采用的材料规格具体见表1。2019年第12期表1 巷道一次、二次支护材料总结表

材料柔性锚杆柔性纤维网顶锚杆托盘（锚索）钢筋托梁锚固剂托盘（锚杆）巷帮锚杆柔性纤维网钢筋网片钢筋网片锚固剂

规格

直径21.8mm，长4m，19股钢绞线 5200mm×1600mm

直径22mm，长2.2m，钢锚杆拱形，300mm×300mm×16mm直径14mm圆钢，宽80mm，长4mCK2650树脂锚固剂

钢托盘，200mm×200mm×12mm

直径27mm，长2.1m，玻璃钢锚杆，屈服强度大于500MPa

2400mm×1600mm5600mm×1600mm3600mm×1600mmCK2350树脂锚固剂

支护位置顶板一次支护顶板一次支护顶板二次支护顶板支护顶板支护顶板支护顶板支护采面帮支护巷帮一次支护顶板二次支护巷帮二次支护巷帮支护

科学管理3 支护优化效果

42108辅助运输巷道在掘进采用优化后的支护方案，巷道掘进支护后未出现支护结构失效、顶板冒落以及离层等情况，确保了巷道使用安全，可以满足全断面矩形巷道快速掘进支护需要，在一定程度上提升了巷道掘进支护效率。对巷道掘进以及使用安全造成一定安全危险，同时掘进后巷道一次支护、二次支护时间间隔长。因此从掘进安全、效率及经济方面对掘进巷道支护方式进行优化，重点对巷道一次支护进行强化，提高了一次支护、二次支护间隔期期间顶板稳定，满足了42108辅助运输巷现有地质条件下的安全生产需要。4 结束语

对矿井巷道掘进区域地质资料进行分析基础上，对原采用的支护方案进行评估，发现在原巷道支护方案下，巷道顶板岩层存在有离层量大，有冒落风险，参考文献

[1]吴小娃.影响煤矿巷道快速掘进关键技术[J].西部探矿工程，2019，31（09）：125-126.

[2]王志文.大断面巷道快速掘进施工分析[J].能源与节能，2018（10）：177-178.

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离，保证巷道支护方案可以有效实施；2）在巷道顶板采用锚索支护时，需要根据层间距合理的选择锚索长度，确保采用的锚索可以进入到上覆岩石层中，起到悬吊作用，否则锚索支护起不到相应的支护作用；3）掘进工作开始前，需要严格准守作业桂策进行敲帮问顶，对危险源进行辨识，掘进人员应对周边围岩进行观察，当发现掘进迎头顶板存在异常时，应立刻停止掘进工作，及时进行汇报，采取顶板控制技术措施，在确保安全的前提下进行巷道掘进工作。全的主要方面，对于近距离煤层采空区下巷道掘进工作面而言，巷道顶板管理工作格外重要。1811巷掘进期间根据层间距、巷道围岩受力等情况，有针对性行的提出围岩控制方案，对围岩起到较好的控制效果，为在近距离煤层采空区下巷道掘进及围岩控制积累了宝贵借鉴经验。参考文献

[1]肖家平，韩磊，周波，等.采空区下近距离煤层巷道淋水围岩稳定性分析[J].煤矿开采，2018，23（05）：48-53.

[2]尚奇. 1m近距离煤层采空区下回采巷道应力场分布及支护技术研究[D].太原理工大学，2018.

[3]徐华君. 极近距离煤层开采巷道优化布置及支护技术研究[D].中国矿业大学，2016.

[4]郑海青，陈理强，李权.旧街矿近距离煤层采空区下工作面掘进巷道支护研究[J].科技资讯，2014，12（34）：29.

4 结束语

（1）近距离煤层群进行开采时，需要对采面的布置方式进行优化，降低采面回采以及回采巷道掘进期间的不安全因素。合理确定采掘方案以及采面接替计划，确保采空区下覆巷道掘进时，采空区覆岩已基本稳定。在巷道掘进期间，应做好顶板以及巷帮支护工作，制定合理的围岩控制方案，并严格执行。（2）在巷道掘进中，顶板管理是确保巷道掘进安作者简介

谢满红，男，1971年01月出生，山西省万荣县人，2017年01月毕业于太原理工大学，采矿工程专业；本科，助理工程师。

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