東一采區(qū)10-1102 巷工作面支護(hù)應(yīng)用設(shè)計(jì)

成延軍

（山西汾河焦煤股份有限公司回坡底煤礦，山西 臨汾 031400）

1 10-1102 巷工作面概況

10-1102 巷從10-1102 系統(tǒng)巷道開(kāi)口對(duì)幫前3.1 m開(kāi)口，開(kāi)口后以60°46′方位沿10 號(hào)煤底板掘進(jìn)1 676 m 到達(dá)10-110 切巷位置。10-110 切巷從10-1102 巷末端左幫開(kāi)口，開(kāi)口后以327°46′方位沿10 號(hào)煤底板掘進(jìn)200.3 m 到達(dá)設(shè)計(jì)位置。10-1102巷服務(wù)于10-110 工作面回采時(shí)的回風(fēng)、行人、設(shè)備運(yùn)輸之用。10-110 切巷服務(wù)于10-110 工作面回采及設(shè)備安裝之用。10-1102 巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1 766 m，系統(tǒng)巷道90 m 已完成，剩余長(zhǎng)度1 676 m。10-110 切巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度200.3 m。10-1102 巷從巷道開(kāi)始掘進(jìn)服務(wù)至10-110 工作面回采結(jié)束[1]。

10-1102 巷及10-110 切巷：設(shè)計(jì)巷道沿10 號(hào)煤底板掘進(jìn)，其中10 號(hào)煤層厚度2.55～2.79 m，平均厚度2.65 m。工作面位于東一采區(qū)右翼，南部為10-108工作面（未采），東部、北部為實(shí)體煤未布置工作面，西部為東一采區(qū)三條大巷。10-110 工作面東部、北部為實(shí)體煤未布置工作面，南部為10-108 工作面（未采），西部為東一采區(qū)三條大巷。10-1102 巷掘進(jìn)期間主要受上覆頂板淋水、隱伏構(gòu)造影響，掘進(jìn)期間需加強(qiáng)頂板支護(hù)管理[2]。

2 煤（巖）層和圍巖特征

10 號(hào)煤層厚度2.55～2.79 m，平均厚度2.65 m，含0～1 層不穩(wěn)定夾矸，普氏硬度0.9～1.1。10 號(hào)煤層直接頂為泥巖，厚度2.10～2.40 m，平均厚度2.30 m，深灰色、塊狀分選型好、含薄膜狀黃鐵礦結(jié)構(gòu)，普氏硬度4～6。泥巖以上9 號(hào)煤層厚度0.90～1.15 m，平均厚度1.0 m，黑色、半暗型煤，普氏硬度0.90～1.15。9號(hào)煤層直接頂K2 灰?guī)r厚度8.82～9.92 m，平均厚度8.90 m，深灰色，厚層狀、致密、堅(jiān)硬、含大量植物化石，碎屑方解石脈，含水層，普氏硬度10～12。10 號(hào)煤層直接底粉砂巖厚度0.50～2.20 m，平均厚度1.80 m，灰白色，致密質(zhì)脆，含黃鐵礦及植物化石夾薄泥巖，普氏硬度為6～10。

3 支護(hù)設(shè)計(jì)

10-1102 巷及10-110 切巷為回采巷道，服務(wù)年限較短，巷道采用錨網(wǎng)梁、錨索聯(lián)合支護(hù)形式。

3.1 巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

根據(jù)懸吊作用理論設(shè)計(jì)錨桿支護(hù)參數(shù)。

3.1.1 10-1102 巷頂錨桿長(zhǎng)度

式中：L 為頂錨桿長(zhǎng)度，m；L1為頂錨桿外露長(zhǎng)度，L1=墊片厚度（墊片厚0.035 mm+尼龍墊圈0.003 mm+調(diào)心球墊0.01 mm）+螺母厚度（0.032 mm）+外露長(zhǎng)度（0.065 mm），一般取0.2 m；L2為頂錨桿錨入穩(wěn)定巖層深度，一般≥0.3 m，取0.6 m；H 為軟弱巖層厚度（冒落高度），m。

式中：B 為巷道跨度，取5 m；f 為頂板巖層普氏系數(shù)，取4。

將相關(guān)參數(shù)代入式（2）得：H=0.63 m?？紤]一定富裕系數(shù)，冒落高度按1.5 倍考慮，則H=0.95m。

因此，頂錨桿長(zhǎng)度L=L1+H+L2=0.15+0.95+0.6=1.7 m，取2 m。

3.1.2 10-110 切巷頂錨桿長(zhǎng)度

式中：L'為頂錨桿長(zhǎng)度，m；L1'為頂錨桿外露長(zhǎng)度，L1'=墊片厚度（墊片厚0.035 mm+尼龍墊圈0.003 mm+調(diào)心球墊0.01 mm）+螺母厚度（0.032 mm）+外露長(zhǎng)度（0.01～0.04 m），一般取0.12 m；L2為頂錨桿錨入穩(wěn)定巖層深度，一般≥0.3 m，取0.6 m；H 為軟弱巖層厚度（冒落高度），m。

式中：B' 為巷道跨度，取4.6 m；f 為頂板巖層普氏系數(shù)，取4。

將相關(guān)參數(shù)代入式（4）得：H'=0.575 m。為預(yù)防頂板內(nèi)部異常情況的發(fā)生，考慮一定的安全系數(shù)，故將冒落拱高度增加1.5 倍，取H 為0.86 m。因此頂錨桿長(zhǎng)度L'=1.58 m，取2 m。

3.2 錨網(wǎng)梁、錨索聯(lián)合支護(hù)的支護(hù)參數(shù)及支護(hù)材料

1）10-110 切巷頂錨桿“五五”布置，間排距1 050 mm、1 000 mm；幫錨桿“三三”布置，老山側(cè)間排距1 100 mm、1 000 mm，煤壁側(cè)間排距1 100 mm、1 100 mm，肩窩幫錨桿距頂板300 mm，底角錨桿距底板500 mm。如圖1 所示。錨索采用雙排點(diǎn)錨索“二二”布置，錨索排距3 000 mm，錨索布置在兩排錨桿中間，錨索間距1 800 mm，錨索距老山側(cè)1 550 mm，距煤壁側(cè)1 250 mm。10-110 切巷刷擴(kuò)段頂錨桿與原支護(hù)頂錨桿成花型“三三”布置，間排距1 050 mm、1 000 mm。煤壁側(cè)幫錨桿“三三”布置，間排距1 100 mm、1 100 mm，肩窩幫錨桿距頂300 mm，底角錨桿距底板500 mm。10-110 切巷刷擴(kuò)后在刷擴(kuò)側(cè)頂板施工一排點(diǎn)錨索，與原錨索形成“三三”布置，排距3 000 mm，距煤壁側(cè)1 550 mm。

圖1 巷道斷面圖（單位：mm）

2）錨桿：頂錨桿選用Φ20 mm×2 000 mm 的左旋螺紋鋼錨桿，選用CKb2340 型樹(shù)脂錨固劑和Z2360型樹(shù)脂錨固劑各一條（先安CKb2340 型樹(shù)脂錨固劑后安Z2360 型樹(shù)脂錨固劑），材質(zhì)為左旋無(wú)縱筋螺紋鋼筋專用錨桿鋼材；老山側(cè)幫錨桿選用Φ20 mm×1 600 mm 的左旋螺紋鋼錨桿，選用規(guī)格為Z2360 型樹(shù)脂錨固劑一條。煤壁側(cè)選用Φ20 mm×1 600 mm 的全螺紋式樹(shù)脂錨桿體玻璃纖維增強(qiáng)塑料錨桿，選用規(guī)格為Z2360 型樹(shù)脂錨固劑一條。

3）墊片：頂幫均選用規(guī)格為150 mm×150 mm×8 mm 的方形高強(qiáng)拱型托盤(pán)，配合高強(qiáng)托板調(diào)心球墊和1010 尼龍墊圈。煤壁側(cè)幫錨桿選用全螺紋式樹(shù)脂錨桿體玻璃纖維增強(qiáng)塑料錨桿配合配套托盤(pán)。如圖2所示。

圖2 錨索布置圖（單位：mm）

4）菱形網(wǎng)：10-110 切巷及刷擴(kuò)段頂部分別選用了4 600 mm×1 150 mm 和2 100 mm×1 150 mm 的菱形網(wǎng)，老山側(cè)選用2 850 mm×1 150 mm 的菱形網(wǎng)；煤壁側(cè)選用2 800 mm×1 250 mm 的雙向拉伸塑料網(wǎng)。

5）錨梁：10-110 切巷及刷擴(kuò)段頂部分別選用Φ12 mm×80 mm×4 400 mm 的5 孔錨梁和Φ12 mm×80 mm×2 100 mm 的3 孔錨梁，材質(zhì)為直徑12 mm 的鋼筋焊接而成。

6）鋼護(hù)板：幫部選用BHW3 mm×280 mm×450 mm 鋼護(hù)板，幫部取消錨梁。

7）錨索：Φ18.9 mm×5 200 mm 鋼絞線（具體長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)層位變化情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，保證錨索錨入穩(wěn)定巖層不低于2 000 mm），材質(zhì)為1×7 股預(yù)應(yīng)力鋼絞線。選用CKb2340 型樹(shù)脂錨固劑和Z2360 型樹(shù)脂錨固劑各兩條（先安CKb2340 型樹(shù)脂錨固劑后安Z2360 型樹(shù)脂錨固劑），托板選用300 mm×300 mm×14 mm 方形高強(qiáng)拱型托盤(pán)，KM19 型鎖具及配套調(diào)心球墊。

3.3 錨桿、錨索施工

頂錨桿施工工藝如下：施工夠一個(gè)循環(huán)后→打開(kāi)側(cè)護(hù)板→升機(jī)載臨時(shí)支護(hù)→敲幫問(wèn)頂→驗(yàn)收巷道規(guī)格、畫(huà)眼定位→降機(jī)載臨時(shí)支護(hù)→將錨梁、金屬網(wǎng)（菱形網(wǎng)）放在機(jī)載臨時(shí)支護(hù)上→升機(jī)載臨時(shí)支護(hù)→停機(jī)（閉鎖并加蓋護(hù)罩）→鉆頂板中部錨桿孔→清孔→安裝樹(shù)脂錨固劑和錨桿→用錨桿鉆機(jī)攪拌樹(shù)脂錨固劑至規(guī)定時(shí)間→停止攪拌并等待90 s 左右→上W 鋼護(hù)板托盤(pán)螺母并使用風(fēng)動(dòng)扳手?jǐn)Q緊螺母→從中向外依次安裝其他頂錨桿→用聲控扳手檢查扭矩是否合格[3]。

幫錨桿施工工藝如下：敲幫問(wèn)頂→畫(huà)眼定位→鉆孔、清孔、驗(yàn)孔→安裝樹(shù)脂錨固劑和錨桿→攪拌樹(shù)脂錨固劑→等待90 s 左右鋪金屬網(wǎng)（菱形網(wǎng)）→安裝W鋼護(hù)板托盤(pán)螺母→使用風(fēng)動(dòng)扳手?jǐn)Q緊螺母→施工其他幫錨桿→用聲控扳手檢查扭矩是否合格[4]。

錨索施工工藝如下：敲幫問(wèn)頂→畫(huà)眼定位→鉆孔→沖洗眼孔→驗(yàn)孔→充填錨固劑→插入鋼絞線攪拌→上錨索托盤(pán)、鎖具→張拉（使其壓力表指針顯示為200kN）。

4 作業(yè)方式

10-1102 巷及10-110 切巷沿10 號(hào)煤底板掘進(jìn)期間選用EBZ-200 綜掘機(jī)施工。

1）掘進(jìn)機(jī)本身總體長(zhǎng)度、寬度和高度為10.6 m×3.6 m×1.8 m。掘進(jìn)截割高度為2.6～5.1 m，截割寬度為3.3～6.5 m。該機(jī)適用于煤巷、半煤巖巷及全巖巷道掘進(jìn)，最大切割斷面可達(dá)32 m2，截割硬度不大于80 MPa，環(huán)境溫度為0～30 ℃，坡度±18°。

2）EBZ-200 綜掘機(jī)能實(shí)現(xiàn)連續(xù)截割、裝載、運(yùn)輸作業(yè)。10-1102 巷及10-110 切巷采用EBZ-200 型綜掘機(jī)全斷面一次成巷(一次成巷后底板預(yù)留浮煤形成上下臺(tái)階，上臺(tái)階高2.3 m、下臺(tái)階高1.1（0.7）m，由巷道左手幫下部向右手幫進(jìn)刀由淺入深，左右擺動(dòng)，達(dá)到設(shè)計(jì)截割深度，然后由下而上“S”型截割，左、右兩幫及頂、底板各預(yù)留200 mm 的保護(hù)層，最后由上而下刷幫、掃底、成型。

5 結(jié)論

1）10-1102 巷錨索采用“二二”布置，布置2 根錨索時(shí)，間距3 300 mm，距兩幫各1 050 mm，錨索排距3 000 mm。錨索支護(hù)密度為0.67 根/m，大于0.35 根/m，滿足要求。

2）10-110切巷錨索“三三”布置，錨索排距取3 000 mm，間距1 650 mm，距煤壁側(cè)1 050 mm，距老山側(cè)1 050 mm，推算可知錨索支護(hù)密度N=3/3=1 根/m，滿足要求。