8112 大斷面切眼二次成巷聯(lián)合支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

何慶帥

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)四老溝礦，山西 大同 037003）

我國目前許多礦井采用一次采全高綜采工藝開采厚煤層。一次采全高綜采設(shè)備尺寸一般較大，滾筒直徑已經(jīng)達(dá)到3.0 m 以上，液壓支架超過8.0 m。為滿足設(shè)備安裝和采掘需求，大斷面開切眼已逐漸成為常態(tài)。大斷面切眼頂板跨度大、維護(hù)困難，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[1-3]。近年來，越來越多的專家學(xué)者關(guān)注到了大斷面巷道成巷支護(hù)技術(shù)的研究，形成了如錨索網(wǎng)架、復(fù)合錨索架等支護(hù)技術(shù)[4-6]，指導(dǎo)了大斷面切眼成巷支護(hù)。

1 工程概況

四老溝礦8112 工作面開采C3～5#層，地面標(biāo)高1408～1504 m，工作面標(biāo)高938～966 m，井下位于主運(yùn)大巷東北部。工作面東部為該礦與白洞礦礦界，西部為已采的8102 工作面，北部未開拓。工作面煤厚1.2～7.9 m，平均厚度4.6 m，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤層傾角0°～6°，平均傾角2.5°。煤層基本頂為粗礫砂巖，灰色，成分以石英為主，長石次之，膠結(jié)致密，分透性中等，平均厚度4.9 m；直接頂為含礫粗砂巖，灰色，成分以石英為主，礫徑2～10 mm，膠結(jié)較致密，磨圓度差，次棱角狀，分選性一般，平均厚度8.3 m；偽頂為砂質(zhì)泥巖，灰黑色，塊狀，較硬，斷口平坦，平均厚度0.3 m；直接底為高嶺巖，褐色，塊狀，較硬，斷口平坦，平均厚度0.6 m；基本底為砂質(zhì)泥巖，灰色，塊狀，較硬，斷口平坦，底部夾高嶺巖，平均厚度1.8 m。8112 工作面采用走向低位綜放采煤工藝，根據(jù)工作面生產(chǎn)地質(zhì)特點(diǎn)和計劃布置的采掘設(shè)備尺寸，8112 工作面切眼設(shè)計為矩形斷面，設(shè)計斷面尺寸9.1 m×3.7 m，設(shè)計切眼長度200 m。

2 大斷面切眼二次成巷聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

8112 工作面大斷面切眼頂板巖層跨度大，加之直接頂巖層為含礫粗砂巖，其強(qiáng)度較低，由此造成了8112 工作面切眼成巷及維護(hù)困難。為保證工作面切巷穩(wěn)定，開發(fā)了大斷面切眼二次成巷聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，實現(xiàn)大斷面切眼的穩(wěn)定控制。具體支護(hù)技術(shù)參數(shù)如下：

（1）一次掘巷支護(hù)技術(shù)方案

一次掘巷斷面尺寸為4.1 m×3.7 m，頂板采用錨桿+錨索+W 鋼帶+金屬網(wǎng)+單體液壓支柱聯(lián)合支護(hù)。錨桿采用直徑22 mm、長度2000 mm 的左旋高強(qiáng)螺紋鋼錨桿，間排距800 mm×1000 mm，錨桿配套規(guī)格130 mm×130 mm×10 mm 的墊片和規(guī)格450 mm×280 mm×4 mm 的W 鋼護(hù)板；錨索采用直徑21.8 mm、長度8300 mm 的鋼絞線，間排距1600 mm×1000 mm；W 鋼 帶 厚4 mm、 寬280 mm、長3600 mm；金屬網(wǎng)采用8#鐵絲編制的規(guī)格為50 mm×50 mm 的菱形金屬網(wǎng)。一次掘巷區(qū)域巷內(nèi)支設(shè)一列單體液壓支柱進(jìn)行臨時加強(qiáng)支護(hù)。單體液壓支柱型號DW-45 型，距巷幫1800 mm 布置，排距1000 mm。非擴(kuò)巷幫采用錨桿+金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。錨桿采用直徑22 mm、長度2000 mm 的左旋高強(qiáng)螺紋鋼錨桿，間排距800 mm×1000 mm，錨桿組件同頂板支護(hù)一致；金屬網(wǎng)采用8#鐵絲編制的規(guī)格為50 mm×50 mm 的菱形金屬網(wǎng)。擴(kuò)巷幫采用錨桿+塑鋼網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)。錨桿采用直徑22 mm、長度2000 mm的玻璃鋼錨桿，塑鋼網(wǎng)規(guī)格50 mm×50 mm。具體支護(hù)參數(shù)如圖1。

（2）二次擴(kuò)巷支護(hù)技術(shù)方案

二次擴(kuò)巷斷面尺寸為5.0 m×3.7 m，頂板采用組合錨索+W 鋼帶+金屬網(wǎng)+單體液壓支柱聯(lián)合支護(hù)。組合錨索采用兩種規(guī)格的錨索交替布置，規(guī)格分別為直徑21.8 mm、長度8300 mm 和直徑21.8 mm、長度10 300 mm，間排距1100 mm×1000 mm；W 鋼帶厚4 mm、寬280 mm、長4800 mm；金屬網(wǎng)采用8#鐵絲編制的規(guī)格為50 mm×50 mm 的菱形金屬網(wǎng)。二次擴(kuò)巷區(qū)域巷內(nèi)支設(shè)兩列單體液壓支柱進(jìn)行臨時加強(qiáng)支護(hù)。單體液壓支柱型號DW-45型，分別距巷幫850 mm、3950 mm 布置，排距1000 mm。擴(kuò)巷幫采用錨桿+塑鋼網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)。錨桿采用直徑22 mm、長度2000 mm 的玻璃鋼錨桿，

塑鋼網(wǎng)規(guī)格50 mm×50 mm。具體支護(hù)參數(shù)如圖1。

圖1 巷道支護(hù)斷面圖

3 切眼圍巖控制效果

將開發(fā)的大斷面切眼二次成巷聯(lián)合支護(hù)技術(shù)（包括一次掘巷支護(hù)技術(shù)方案、二次擴(kuò)巷支護(hù)技術(shù)方案）應(yīng)用于8112 工作面切眼，在切眼成巷后，及時監(jiān)測了巷道變形情況。如圖2 所示， 8112 工作面切眼成巷后，其圍巖變形大概可分為3 個階段，切眼成巷快速變形階段、切眼成巷緩速變形階段以及切眼成巷穩(wěn)定階段。切眼成巷快速變形階段發(fā)生在切眼成巷0～70 d 內(nèi)。該階段內(nèi)切眼圍巖變形速度較快，頂?shù)装?、兩幫圍巖相對移近速度分別約1.72 mm/d、1.32 mm/d，累計移近量分別為129 mm、99 mm。切眼成巷緩速變形階段在切眼成巷75～145 d 內(nèi)。該階段內(nèi)切眼圍巖相對移近速度有所減緩，頂?shù)装?、兩幫相對移近速度分別約為0.96 mm/d、0.59 mm/d，累計移近量分別為68 mm、41 mm。切眼成巷穩(wěn)定階段發(fā)生在切眼成巷145 d 后。該階段內(nèi)切眼圍巖相對移近速度和移近量趨于0 mm。此時， 8112 工作面切眼頂?shù)装?、兩幫累計移近量分別為198 mm、140 mm。根據(jù)現(xiàn)場考察發(fā)現(xiàn)，雖然試驗切眼發(fā)生了一定的變形，但是其整體變形均較可控。綜上，大斷面切眼二次成巷聯(lián)合支護(hù)技術(shù)實現(xiàn)了8112 工作面切眼成巷和圍巖穩(wěn)定控制。

圖2 試驗切眼圍巖移近曲線圖

4 結(jié)語

8112 工作面切眼頂板巖層跨度大，加之直接頂巖層為含礫粗砂巖，其強(qiáng)度較低，造成了8112 工作面切眼成巷及維護(hù)困難。一次掘巷支護(hù)技術(shù)方案采用螺紋鋼錨桿+錨索+W 鋼帶+金屬網(wǎng)+單體液壓支柱進(jìn)行頂板聯(lián)合支護(hù)，采用螺紋鋼錨桿+金屬網(wǎng)進(jìn)行非開采幫支護(hù)，采用玻璃鋼錨桿+塑鋼網(wǎng)進(jìn)行擴(kuò)巷幫支護(hù)。二次擴(kuò)巷支護(hù)技術(shù)方案采用組合錨索+W 鋼帶+金屬網(wǎng)+單體液壓支柱進(jìn)行頂板聯(lián)合支護(hù)，采用玻璃鋼錨桿+塑鋼網(wǎng)進(jìn)行開采幫支護(hù)。技術(shù)應(yīng)用后，實現(xiàn)了8112 工作面切眼成巷和穩(wěn)定控制。