大斷面全煤巷道支護方案的優化

梁日軍

（山西宏宇誠鑄建設工程有限公司，山西 朔州 038300）

大斷面全煤巷道頂板圍巖疏松破碎，使得該類型巷道頂板非常容易出現下沉現象，在采煤作業過程中若不能有效地控制頂板圍巖，頂板垮落幾率增加，造成安全事故，生產進度也會受到極大影響。

1 概況

同煤大唐塔山煤礦位于山西省寧武縣內，煤層埋深150～1000m。隨著開采深度的增加，條件越來越復雜。該礦主要有3號、6號兩個主力煤層，3號煤層的厚度2.2～4.68m，平均3.7m，煤層的結構比較簡單，層位較穩定；6號煤層位于太原組的下部，厚度8.55～17.68m，平均14.72m，層位及厚度穩定。兩個煤層的強度都比較低，圍巖容易出現破碎現象。

2 原支護方案及效果分析

51001回風槽出現了支護難度大的問題，結合實際情況分析了原支護方案的效果。

5101回風槽矩形斷面，高度3.6m，寬度5.0m，錨桿布置方式為三花眼方式，頂板錨桿選擇的是無縱筋左旋螺紋鋼，直徑為22mm，間距及排距分別為900mm、1000mm。錨固力設計超過6t，頂板鋪設規格為2.0×1.0m的金屬網，支護如圖1所示。

圖1 原方案頂板支護方式以及兩幫支護剖面圖

原支護方案是通過工程類比法并結合相關的理論計算得出的，為了使支護方式更加經濟高效，并且實現合理支護，對巷道的表面位移進行了觀測，并對巷道的頂板進行了離層檢測，針對巷道的錨桿進行了受力監測。通過對巷道表面的位移檢測可以發現，在巷道開挖過程中，巷道頂底板發生的收斂量要比兩幫的大，巷道的兩幫比頂底板出現穩定狀態早一些。而通過對巷道頂板離層、錨固力的分析，發現雖然該支護方式在一定程度上滿足了實際的支護要求，但由于頂板出現的離層比較大，需進一步對其采用錨索支護，優化支護形式，增加整體巷道的穩定性。

3 支護方案的優化及效果分析

3.1 方案分析

（1）頂板為Ⅲ類，綜合考慮后采用預應力錨桿與預應力錨索相結合的支護方式，采用相應的護表結構。

（2）巷道的兩幫也屬于Ⅲ類，結合實際的情況，采用預應力錨桿與護表構件相結合的支護方式，另外，在支護過程中要保證頂角處的錨桿或者錨索與豎直方向保持15～30o的夾角。

（3）為了保證巷道整體的支護效果，將頂板的錨索托盤的構件選擇為1m長的槽鋼。

3.2 支護方案優化

在原支護方式的基礎上，將頂板的支護方式更改為二二支護，排距設置為1.5m，并將兩排支護分別設置在鋼帶之間以及與鋼帶兩端垂直距離為1.5m處，同時要保證支護與豎直方向呈30o夾角，支護交替設置。優化后每排的錨桿要比原來多一根，優化后期支護圖如圖2所示。

3.3 支護優化效果分析

優化支護方式實施后，巷道兩幫實際位移量縮小了16.2%，塑性形變減少了2.15%，在優化方案中由于兩幫支護采取的是玻璃錨桿以及高聚酯的纖維網，拆卸更加方便，這對割煤的效率也有極大的提升作用。

圖2 優化后頂板支護以及兩幫支護剖面圖

4 結束語

針對同煤大唐塔山煤礦礦井的5101回風槽大斷面支護方式進行綜合分析，對原支護方式進行了優化設計，提升了實際支護效果，對大斷面全煤巷道快速掘進支護技術的發展有重要的意義。