8113 工作面大斷面開切眼二次成巷支護(hù)技術(shù)

郝一楠

（大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司馬脊梁煤礦，山西 大同 037000）

我國目前的綜采工作面大斷面開切眼已逐漸成為常態(tài)，這給開切眼巷道的圍巖穩(wěn)定控制帶來了一定的技術(shù)難題[1-2]。近年來，眾多專家學(xué)者研究了大斷面巷道成巷與支護(hù)技術(shù)，如錨索網(wǎng)架[3]、三高錨梁網(wǎng)索[4]、復(fù)合錨索架[5-6]等一系列大斷面切眼支護(hù)技術(shù)。馬脊梁礦8113 工作面采用低位綜放開采方法，開切眼設(shè)計(jì)掘進(jìn)寬度9.0 m，掘進(jìn)高度3.6 m，本文以8113 工作面為工程背景，提出以二次成巷為核心的支護(hù)技術(shù)，為大斷面、特大斷面巷道或開切眼圍巖穩(wěn)定控制技術(shù)難題提供借鑒。

1 概況

8113 工作面北東方向和南東方向?yàn)楸P區(qū)皮帶巷、盤區(qū)輔助運(yùn)輸大巷、盤區(qū)回風(fēng)巷及實(shí)煤體區(qū)域，北西方向?yàn)?111 工作面采空區(qū)，南西方向?yàn)閷?shí)煤體區(qū)。該工作面所處單斜構(gòu)造，局部發(fā)育小型凹陷，工作面平均埋深228 m，工作面開采煤層賦存穩(wěn)定，煤層傾角在1°～4°之間，屬近水平煤層，煤層厚度在6.23～8.39 m 之間，平均厚度6.86 m，純煤厚度在6.10 m 左右，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含1～4 層夾矸，平均含2 層夾矸，夾矸以泥巖為主。

8113 工作面走向長2188 m，傾斜長239.4 m，采用低位綜放開采方法。采煤機(jī)型號MG650/1630（1510）-WD， 液 壓 支 架 型 號ZF13000/25/38，長8300 mm， 寬1660 mm， 刮 板 輸 送 機(jī) 型 號SGZ1000/1710。8113 工作面的煤層直接頂為0.50～2.38 m（平均1.4 m）厚的炭泥巖，灰黑色，滑面，膠結(jié)致密；基本頂為0～11.5 m（平均3.1 m）厚的高嶺泥巖，黑灰色，性脆，含植物化石碎片；直接底為1.2～8.83 m（平均3.76 m）厚的砂質(zhì)泥巖，灰黑色，平坦?fàn)顢嗫冢倭恐参锘槠?；基本底?.60～19.7 m（平均7.24 m）厚的粗砂巖，灰白色，厚層狀，以石英為主，泥質(zhì)膠結(jié)。

2 大斷面開切眼二次成巷支護(hù)技術(shù)

依據(jù)工作面生產(chǎn)地質(zhì)條件、設(shè)備尺寸要求，8113工作面開切眼設(shè)計(jì)掘進(jìn)寬度9.0 m，掘進(jìn)高度3.6 m。由于開切眼尺寸較大，一次成巷時(shí)的支護(hù)很困難，因此，提出了大斷面開切眼二次成巷支護(hù)技術(shù)。

（1）初次成巷支護(hù)

8113 工作面初次成巷尺寸：掘進(jìn)寬度5.4 m，掘進(jìn)高度3.6 m。支護(hù)參數(shù)如下：

① 頂板“錨索梁柱網(wǎng)帶”初次成巷支護(hù)技術(shù)。采用“組合錨桿索+錨梁+單體液壓支柱鉸接頂梁+金屬網(wǎng)”聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，具體支護(hù)參數(shù)如圖1、圖2。

組合錨桿索促使頂板巖層形成整體承載結(jié)構(gòu)，提高頂板巖層穩(wěn)定性。組合錨桿索支護(hù)采用錨桿、錨索配套W 鋼帶形成組合支護(hù)，其中，錨桿采用規(guī)格L2400 mm×Φ20 mm 的螺紋鋼高強(qiáng)錨桿，間排距計(jì)兩種，分別為800 mm×1800 mm、1600 mm×1800 mm，配套使用規(guī)格110 mm×110 mm×10 mm 的蝶形墊進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊扭矩不低于300 N·m；錨索采用規(guī)格L8000 mm×Φ21.8 mm 的鋼絞線，間排距1600 mm×900 mm，配套使用規(guī)格250 mm×250 mm×16 mm 的蝶形墊進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力不低于40 MPa；錨桿、錨索采用W 鋼帶連接，W 鋼帶規(guī)格為5100 mm×280 mm×3 mm。

錨梁支護(hù)采用錨索和礦用工字鋼，加大了錨固穩(wěn)定范圍。錨索規(guī)格、間排距和預(yù)緊力同組合錨桿索支護(hù)，配套使用規(guī)格150 mm×150 mm×10 mm的蝶形墊進(jìn)行預(yù)緊，工字鋼采用11#礦用工字鋼，長度4000 mm。

單體液壓支柱鉸接頂梁可以提高支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。采用DW-45 型，頂梁采用π 型梁，長度1200 mm，排距1800 mm。

金屬網(wǎng)采用直徑4 mm 的鐵絲編織而成，網(wǎng)徑規(guī)格100 mm×10 mm。

② 實(shí)煤體幫采用“錨桿+金屬網(wǎng)+W 鋼帶”聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。錨桿采用規(guī)格L2000 mm×Φ18 mm的螺紋鋼高強(qiáng)錨桿，間排距900 mm×900 mm，配套使用規(guī)格110 mm×110 mm×10 mm 的蝶形墊進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊扭矩不低于300 N·m；W 鋼帶規(guī)格為450 mm×220 mm×4 mm。

（2）二次擴(kuò)巷支護(hù)

8113 工作面二次擴(kuò)巷尺寸：擴(kuò)巷寬度3.6 m，擴(kuò)巷高度3.6 m。支護(hù)參數(shù)如下：

① 二次擴(kuò)巷后，頂板采用“組合錨桿索+錨梁+金屬網(wǎng)”支護(hù)。組合錨桿索和錨梁與一次成巷形成的頂板支護(hù)結(jié)構(gòu)相互耦合，組合錨桿索距一次成巷巷幫200 mm 施工，與一次成巷錨桿間距離為500 mm，支護(hù)參數(shù)參照一次成巷。

② 擴(kuò)巷回采幫臨時(shí)支護(hù)采用“玻璃鋼錨桿+塑料網(wǎng)”支護(hù)。錨桿采用規(guī)格L2000 mm×Φ20 mm的玻璃鋼錨桿，間排距900 mm×900 mm，每排3 根，配套使用規(guī)格110 mm×110 mm×10 mm 的塑料墊進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊扭矩不低于100 N·m。

圖1 開切眼支護(hù)斷面圖

圖2 開切眼頂板支護(hù)平面圖

3 控制效果分析

大斷面開切眼二次成巷支護(hù)技術(shù)在8113 工作面進(jìn)行了應(yīng)用后，進(jìn)行了為期3 個月的現(xiàn)場實(shí)地考察和巷道位移監(jiān)測。結(jié)果顯示，巷道變形在兩個半月時(shí)趨于穩(wěn)定，頂?shù)装遄畲笞冃?34 mm，實(shí)煤體幫最大變形約88 mm，回采幫最大變形約165 mm，這主要是回采幫采用玻璃鋼錨桿，其支護(hù)效果相對較差。整體來看，8113 工作面開切眼變形可控，控制效果良好。

4 結(jié)論

8113 工作面開切眼為大斷面巷道，為解決開切眼圍巖控制技術(shù)難題，提出了特大斷面開切眼二次成巷支護(hù)技術(shù)。初次成巷頂板采用“組合錨桿索+錨梁+單體液壓支柱鉸接頂梁+金屬網(wǎng)”支護(hù)，實(shí)煤體幫采用“錨桿+金屬網(wǎng)+W 鋼帶”支護(hù)技術(shù)，二次成巷頂板采用“組合錨桿索+錨梁+金屬網(wǎng)”強(qiáng)化支護(hù)技術(shù)，擴(kuò)巷回采幫采用“玻璃鋼錨桿+塑料網(wǎng)”臨時(shí)支護(hù)，現(xiàn)場工業(yè)性試驗(yàn)驗(yàn)證了支護(hù)技術(shù)與參數(shù)的合理性。