回風(fēng)大巷開口交叉處的差異化支護(hù)技術(shù)

薛龍志

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)龍峰煤業(yè)有限公司，山西 呂梁 033000）

1 工程概況

龍峰煤業(yè)主采9+10+11#煤層。9#煤層厚度1.1m，9#和10#煤層間有一層厚0.8m的泥巖夾矸，10+11#煤層厚度7.81m。底板巖性上部為粉砂巖，厚2.8m，下部為泥巖，厚6.16m?；仫L(fēng)大巷位于9+10+11#煤層，回風(fēng)立井南側(cè)17.8m處，距井田北邊界230m，方向正東90°。巷道南鄰為設(shè)計(jì)主運(yùn)大巷，再南為輔運(yùn)大巷，相鄰巷道間距50m，平行布置?；仫L(fēng)大巷沿9#煤層底板掘進(jìn)，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為2340.7m，巷道坡度-1.9°～ -11.3°，西高東低，平均坡度-6.6°。工作面標(biāo)高600～850m，地面標(biāo)高933～1033m。

2 巷道交叉開口工藝

2.1 巷道布置

根據(jù)礦井開拓設(shè)計(jì)，為和主斜井貫通形成礦井全負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)，回風(fēng)立井以東東段回風(fēng)大巷長(zhǎng)度807.156m，方向90°，坡度為-3.78°～ -11.3°；向西西段回風(fēng)大巷長(zhǎng)度1533.566m，方向270°，坡度為1.9°～6.3°，作為采區(qū)回風(fēng)使用。東、西段回風(fēng)大巷均沿9#煤層底板掘進(jìn)。在巷道北幫，每隔100m掘一個(gè)調(diào)車硐室，用于輔助運(yùn)輸調(diào)車或存放材料等。調(diào)車硐室高度和主巷相同，深度和寬度各為3.0m。

2.2 巷道開口方法

巷道開口為炮掘配合40型溜子施工?；仫L(fēng)大巷開口施工順序：馬頭門錨噴段完成后，繼續(xù)向南掘進(jìn)10.5m，前5.5m作為臨時(shí)水窩使用，后5m向西開口掘進(jìn)5m作為臨時(shí)開關(guān)站，向東為東段回風(fēng)大巷。各巷道均沿9#煤層底板掘進(jìn)，待完成東段回風(fēng)大巷掘進(jìn)后，向西延掘西段回風(fēng)大巷。

向南、向西、向東各巷道形狀均為矩形，其中，向南巷道凈斷面規(guī)格為凈寬×凈高=4.0m×4.0m，長(zhǎng)度10.5m；向西、向東巷道凈斷面規(guī)格為凈寬×凈高=5.0m×4.0m，在開口掘進(jìn)4m后，在保證流水坡度的情況下，逐漸過渡到斷面尺寸為凈寬×凈高=5.0m×3.3m；向東掘進(jìn)機(jī)頭硐室達(dá)到80m時(shí)，安裝160掘進(jìn)機(jī)，并用800運(yùn)輸膠帶替代40型溜子進(jìn)行機(jī)掘施工?；仫L(fēng)大巷開口點(diǎn)位置如圖1所示。

圖1 回風(fēng)大巷開口示意圖

3 支護(hù)參數(shù)

回風(fēng)大巷、東段回風(fēng)大巷開口、臨時(shí)水窩、臨時(shí)開關(guān)站、調(diào)車硐室等均為矩形斷面。不同圍巖地質(zhì)條件采取不同支護(hù)工藝參數(shù)，具體如下：在巷道直接頂板為K2石灰?guī)r時(shí)，采用錨網(wǎng)噴支護(hù)；在巷道直接頂板為泥巖或砂巖時(shí)，在錨網(wǎng)噴的基礎(chǔ)上增加錨索支護(hù)；在地質(zhì)構(gòu)造破碎區(qū)時(shí)，及時(shí)增加一根工字鋼配合兩個(gè)單體液壓支柱的架棚支護(hù)，棚距1000mm。

3.1 臨時(shí)水窩支護(hù)參數(shù)

臨時(shí)水窩長(zhǎng)度10.5m，掘進(jìn)至設(shè)計(jì)長(zhǎng)度后，在距掌頭4.5m處起底深度2m作為臨時(shí)水窩使用，起底后幫部支護(hù)和同段巷道相同。巷道支護(hù)斷面如圖2所示。

（1）錨桿支護(hù)

頂錨桿采用2200mm×Φ20mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，采用加長(zhǎng)錨固，錨固力不小于100kN；間排距為800mm×800mm，每排6根，距左右?guī)透?00mm頂角錨桿按75°角施工；錨桿托盤為HPB鋼制150mm×150mm×10mm蝶形托盤。幫錨桿為1800mm×Φ20mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，采用加長(zhǎng)錨固，錨固力不小于100kN；幫錨桿間排距為800mm×800mm，和頂錨桿成一條線平行均勻布置，每幫各5根，頂幫角和底幫角錨桿各和巷幫成75°角施工；托盤為150mm×150mm×10mm蝶形鋼托盤；迎臉和側(cè)幫支護(hù)相同。

（2）錨索支護(hù)

十字口頂板錨索加密至間排距為1600mm×1600mm，打4排8根錨索；進(jìn)入臨時(shí)水窩后按間排距1600mm×2000mm對(duì)稱巷中打2排4根錨索。頂錨索采用Φ18.9mm，長(zhǎng)度為5000mm鋼絞線，孔深為4.7m，采用加長(zhǎng)錨固，預(yù)緊力不小于200kN，錨索托盤為300mm×300mm×14mm鋼板。

（3）護(hù)表支護(hù)

臨時(shí)水窩巷道頂板和巷幫均采用Φ6mm×1000mm×2000mm鋼筋焊接網(wǎng)，網(wǎng)格為100mm×100mm。巷道上頂角掛網(wǎng)時(shí)，頂網(wǎng)與幫網(wǎng)用整網(wǎng)過渡，不準(zhǔn)在拐角處接網(wǎng)。巷道頂板及巷幫噴漿厚度為100mm，并在水窩底板打一層厚度200mm的墊層，強(qiáng)度C25。

圖2 臨時(shí)水窩巷道支護(hù)斷面圖

3.2 開關(guān)站支護(hù)參數(shù)

頂錨桿為2200mm×Φ20mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，采用加長(zhǎng)錨固，錨固力不小于100kN；間排距為800mm×800mm，每排7根，均勻布置，距左右?guī)透?00mm頂角錨桿按75°角施工；錨桿托盤為HPB鋼制150mm×150mm×10mm蝶形托盤。幫錨桿為1800mm×Φ20mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，每幫各5根，錨桿間排距、錨固參數(shù)及托盤均與頂板保持一致；迎臉和側(cè)幫支護(hù)相同。錨索支護(hù)為在開口處按間距2400mm打2根開口頂錨索后，臨時(shí)開關(guān)站內(nèi)按間排距2400mm×2000mm對(duì)稱巷中打2組4根錨索；錨桿規(guī)格及錨固參數(shù)等與水窩一致。巷道護(hù)表支護(hù)與水窩相同。巷道支護(hù)斷面見圖3所示。

3.3 回風(fēng)大巷支護(hù)參數(shù)

東段回風(fēng)大巷，凈斷面巷寬和臨時(shí)開關(guān)站相同，在開口4m長(zhǎng)后，巷高由4.0m逐漸過渡到3.3m。東、西段回風(fēng)大巷正常斷面處的支護(hù)參數(shù)均與臨時(shí)開關(guān)站的支護(hù)參數(shù)一致，在回風(fēng)大巷北側(cè)每隔100m打一個(gè)調(diào)車硐室，規(guī)格為凈寬×凈高×凈深=3.0m×3.3m×3.0m。支護(hù)參數(shù)如下：

頂錨桿為2200mm×Φ20mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，采用加長(zhǎng)錨固，錨固力不小于100kN；錨桿間排距為800mm×800mm，每排5根，距左右?guī)透?00mm頂角錨桿按75°角施工；錨桿托盤為HPB鋼制150mm×150mm×10mm蝶形托盤。頂板錨索為先在開口處頂板中心1根開口頂錨索后，調(diào)車硐室內(nèi)按間距1600mm打1根中心錨索，錨索采用Φ17.8 mm、長(zhǎng)度為5000mm鋼絞線，其余參數(shù)及構(gòu)件與正巷頂板相同。巷幫及護(hù)表支護(hù)與正巷段保持一致。調(diào)車硐室支護(hù)見圖4所示。

圖3 開關(guān)站巷道支護(hù)斷面圖

圖4 調(diào)車硐室支護(hù)平、剖面圖

4 支護(hù)效果

（1）煤礦大巷由于服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)，科學(xué)合理、技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行的巷道開口工藝及支護(hù)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)巷道快速掘進(jìn)和安全施工的基礎(chǔ)。根據(jù)龍峰煤業(yè)回風(fēng)大巷布置位置，結(jié)合所處層位圍巖性質(zhì)，確定了巷道開口工藝及支護(hù)參數(shù)。在巷道直接頂為K2灰?guī)r時(shí)，采用錨網(wǎng)噴支護(hù)；在巷道直接頂為泥巖或砂巖時(shí)，采用錨網(wǎng)索噴聯(lián)合支護(hù)方式；在構(gòu)造影響區(qū)圍巖破碎時(shí)，增加架棚支護(hù)。

（2）礦壓觀測(cè)分析。在回風(fēng)巷道掘進(jìn)后，對(duì)巷道錨桿索受力、頂板離層及巷道圍巖表面位移進(jìn)行觀測(cè)分析。通過觀測(cè)可知，在地質(zhì)正常區(qū)域，巷道錨桿索支護(hù)受力平穩(wěn)，巷道頂板離層最大為15mm，巷道兩幫收縮量最大113mm，頂班最大下沉量為68mm，巷道圍巖狀態(tài)穩(wěn)定；在地質(zhì)構(gòu)造區(qū)巷道頂板離層和圍巖變形均有較大幅度的變化，采用架棚支護(hù)后，巷道圍巖穩(wěn)定可控。