掘進(jìn)巷道過(guò)構(gòu)造應(yīng)力區(qū)支護(hù)工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)

張文珠

（陽(yáng)煤集團(tuán)興峪煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 陽(yáng)泉 045000）

1 概況

陽(yáng)煤集團(tuán)興峪煤業(yè)有限責(zé)任公司15201進(jìn)風(fēng)順槽位于井田二采區(qū)西部，巷道東、南部為實(shí)煤區(qū)，西部為井田邊界，北部布置三條大巷分別為采區(qū)軌道巷、采區(qū)運(yùn)輸巷、采區(qū)回風(fēng)巷。施工巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度910m，矩形斷面，巷道斷面規(guī)格為寬×高=4.2×4.0m；15201回風(fēng)順槽沿15#煤層底板掘進(jìn)，掘進(jìn)煤層平均厚度為7.1m，巷道頂板預(yù)留煤層厚度為3.0m。

15煤直接頂主要以碳質(zhì)泥巖為主，平均厚度8.1m,基本頂主要以石灰?guī)r為主，平均厚度11.87m。根據(jù)興峪煤礦地測(cè)科提供資料顯示，15201進(jìn)風(fēng)順槽西部存在一條與施工巷道同走向斷層f0，斷層落差30m，傾角55°，順槽掘進(jìn)至340m處進(jìn)入f0斷層應(yīng)力區(qū)內(nèi)，至380m過(guò)構(gòu)造應(yīng)力區(qū)，如圖1所示。

圖1 興裕煤礦二采區(qū)15201工作面布置示意圖

2 15201進(jìn)風(fēng)順槽原支護(hù)設(shè)計(jì)及存在難題

2.1 施工巷道原支護(hù)設(shè)計(jì)

（1）頂板支護(hù)。初步支護(hù)設(shè)計(jì)頂板采用錨桿、錨索、鋼帶、金屬網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。頂板錨桿采用長(zhǎng)度為2.5m，Ф22mm左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿，頂板每排布置5根錨桿，錨桿間距為0.9m，排距為1.0m；頂板鋼帶長(zhǎng)度為3.5m，寬度為0.15m，鋼帶與錨桿配套使用；頂板錨索采用長(zhǎng)度為5.3m預(yù)應(yīng)力鋼絞線，每排施工兩根，間距為3.0m，排距為3.0m；金屬網(wǎng)采用長(zhǎng)度為4.5m，寬度為1.2m，網(wǎng)格為50×50mm的菱形金屬網(wǎng)，相鄰兩卷金屬網(wǎng)搭接寬度為0.2m。

（2）護(hù)幫支護(hù)。初步支護(hù)設(shè)計(jì)護(hù)幫采用錨桿、鋼帶、金屬網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。錨桿長(zhǎng)度為2.0m，Ф22mm左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿，每排施工4根錨桿，錨桿間距為0.9m，第一根錨桿距頂板為0.5m，錨桿排距為1.0m；每根護(hù)幫錨桿配套一塊長(zhǎng)度為0.45m，寬度為0.28m鋼帶。

2.2 原支護(hù)過(guò)構(gòu)造應(yīng)力區(qū)存在的問(wèn)題

（1）15煤直接頂為碳質(zhì)泥巖，該巖石層與煤層交界處膠結(jié)不穩(wěn)定，施工巷道在過(guò)構(gòu)造應(yīng)力區(qū)期間通過(guò)頂板離層鉆孔發(fā)現(xiàn)，巷道靠近f0斷層側(cè)頂板出現(xiàn)離層現(xiàn)象，而初步設(shè)計(jì)中頂板錨桿長(zhǎng)度為2.5m，錨固端位于煤層中，頂板出現(xiàn)離層時(shí)錨桿支護(hù)基本失效。

（2）15201進(jìn)風(fēng)順槽在過(guò)構(gòu)造應(yīng)力區(qū)時(shí)頂板出現(xiàn)破碎現(xiàn)象，特別是靠近f0斷層側(cè)頂板與煤壁之間三角煤柱破碎嚴(yán)重，原支護(hù)設(shè)計(jì)中三角煤柱處未采取任何支護(hù)措施，在巷道掘進(jìn)過(guò)程中三角煤柱預(yù)留困難，加大了巷道維護(hù)難度。

（3）施工巷道在過(guò)構(gòu)造應(yīng)力區(qū)時(shí)靠近f0斷層側(cè)巷幫破碎嚴(yán)重，巷道在掘進(jìn)時(shí)片幫嚴(yán)重，原巷道護(hù)幫支護(hù)失效嚴(yán)重，巷幫移近量最大達(dá)0.5m，嚴(yán)重威脅著巷道施工安全。

3 15201進(jìn)風(fēng)順槽支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 頂板支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）當(dāng)15201進(jìn)風(fēng)順槽掘進(jìn)至f0斷層應(yīng)力區(qū)，將頂板原支護(hù)設(shè)計(jì)中錨桿變更為錨索，錨索長(zhǎng)度為4.0m，每根錨索配套三根錨固劑，兩支MSK23/60，一支MSK23/35，錨索錨固端位于直接頂巖石層內(nèi)。錨索間距為0.9m，排距為1.0m，每排錨索配套一根鋼帶，鋼帶采用“JW”型鋼帶，鋼帶長(zhǎng)度為3.8m，寬度為0.28m。

（2）頂板單錨索采用長(zhǎng)度為8.3m，Ф21.6mm預(yù)應(yīng)力鋼絞線，每排施工三根錨索，錨索間距為1.8m，排距為2.0m；頂板金屬網(wǎng)采用長(zhǎng)度為6.0m，寬度為1.2m菱形網(wǎng)，靠近f0斷層側(cè)巷幫延伸金屬網(wǎng)長(zhǎng)度為1.8m。

3.2 三角煤柱支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

為了提高掘進(jìn)巷道三角煤柱穩(wěn)定性，在15201進(jìn)風(fēng)順槽過(guò)應(yīng)力區(qū)期間，對(duì)三角煤柱采用安裝“L”型鋼帶及施工角錨索進(jìn)行維護(hù)。

（1）安裝“L”型鋼帶?！癓”鋼帶短邊長(zhǎng)度為1.5m，長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為2.0m，在兩邊上分別焊制兩個(gè)Ф25mm的圓孔。“L”型鋼帶短邊安裝在頂板上，長(zhǎng)邊安裝在靠近f0斷層側(cè)巷幫上，并采用錨桿進(jìn)行固定（頂板兩根錨桿，巷幫兩個(gè)錨桿）如圖2所示。

（2）施工角錨索。過(guò)應(yīng)力區(qū)期間在15201進(jìn)風(fēng)順槽頂板與巷幫夾角處施工一根角錨索，角錨索長(zhǎng)度為4.0m，錨索施工完后采用長(zhǎng)度為0.6m鋼梁進(jìn)行預(yù)緊，錨索間距為1.0m。

3.3 護(hù)幫支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

為了防止施工巷道過(guò)應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重片幫現(xiàn)象，15201進(jìn)風(fēng)順槽巷幫架設(shè)“T”型鋼棚進(jìn)行維護(hù)。

（1）當(dāng)15201進(jìn)風(fēng)順槽掘進(jìn)至構(gòu)造應(yīng)力區(qū)時(shí)在應(yīng)力區(qū)側(cè)巷幫架設(shè)“T”型鋼棚，鋼棚間距為1.0m，鋼棚與鋼棚之間通過(guò)頂梁進(jìn)行連接，如圖2所示。

（2）“T”型鋼棚假設(shè)完后，在鋼棚與巷幫之間填充水泥背板，水泥背板長(zhǎng)度為1.2m，寬度為0.3m，水泥背板填充后必須確保背板與巷幫接觸嚴(yán)實(shí)。

圖2 15201進(jìn)風(fēng)順槽過(guò)構(gòu)造應(yīng)力區(qū)支護(hù)斷面示意圖

4 結(jié)束語(yǔ)

興峪煤業(yè)有限責(zé)任公司通過(guò)技術(shù)研究，分析了15201進(jìn)風(fēng)順槽過(guò)構(gòu)造應(yīng)力區(qū)采用傳統(tǒng)支護(hù)存在的問(wèn)題，對(duì)原支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。實(shí)踐證明，支護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化后15201進(jìn)風(fēng)順槽在過(guò)f0構(gòu)造應(yīng)力區(qū)未出現(xiàn)頂板離層、煤壁片幫等現(xiàn)象，保證了巷道過(guò)應(yīng)力區(qū)施工安全，提高了巷道掘進(jìn)效率，取得了顯著成效。