2-1051 回風順槽破碎段支護技術與應用

韓飛飛

（山西霍寶干河煤礦有限公司，山西 臨汾 041600）

1 工程概況

霍寶干河煤礦目前正開采2#煤層。2-105 工作面煤層平均厚度4.2 m，傾角2～10°。工作面直接頂和直接底均為砂質泥巖。直接頂砂質泥巖厚度為6.4 m，直接底砂質泥巖厚度為1.1 m。砂質泥巖抗壓強度4.2～18.4 MPa，平均11.3 MPa，抗拉強度0.22～0.39 MPa，平均0.31 MPa。基本頂和基本底均為中粒砂巖，厚度分別為1.7 m 和10.6 m。中粒砂巖抗壓強度8.2～22.3 MPa，平均15.3 MPa。

2-1051工作面回風順槽為矩形斷面，掘寬4.9 m，掘高4.2 m，凈寬4.8 m，凈高4.1 m，掘進斷面為20.58 m2，凈面為19.68 m2。2-1051 工作面回風順槽長度為1850 m，施工時沿煤層頂板掘進。在掘進過程中2-1051 工作面回風順槽900～1300 m 段圍巖破碎，兩幫變形量達730 mm，底鼓量為235 mm，頂板移近量為410 mm，巷道支護困難。通過與現場人員溝通和下井實地考察可知[1]， 2-1051 工作面回風順槽900～1300 m 破碎段大變形原因如下：

（1）2-1051 工作面回風順槽900～1300 m 破碎段上覆巖層為砂質泥巖，抗壓性差，屬于軟弱巖層，遇水后圍巖變形量大。

（2）2-1051 工作面回風順槽西南側為一采區(qū)三條大巷，分別為一采區(qū)回風巷、一采區(qū)皮帶巷和一采區(qū)軌道巷，掘進過程中受鄰近巷道影響會造成應力集中[2]，導致回風順槽圍巖破碎，支護困難。

（3）2-1051 工作面回風順槽900～1300 m 破碎段錨桿、錨索、鋼帶、金屬網支護參數不合理，工人不按設計要求進行施工，導致錨桿、錨索支護間排距不準確，施工質量差，錨索、錨桿錨固力和預緊力不達標[3]。部分破碎區(qū)域錨索、錨桿個別出現失效現象，局部有網兜現象[4]。

2 回風順槽破碎段圍巖控制方案

2-1051 工作面回風順槽900～1300 m 破碎段采用錨網索+W 型鋼帶+槽鋼聯合支護。頂板布置錨桿6 根，錨桿間排距為800×1200 mm，布置1 根錨索，排距為2400 mm；兩幫布置錨桿4 根，間排距為1100×1200 mm。支護參數如下[5]。

（1）頂部及幫部錨桿：錨桿采用螺紋鋼Ф20×2400 mm 型，每根使用1 卷MSZ23/60 型樹脂錨固劑和1 卷MSK23/60 型樹脂錨固劑，托盤采用Q235 鋼，規(guī) 格 為 長× 寬× 厚=150×150×8 mm 碟形托盤，錨桿均使用配套標準螺母緊固，錨固力110 kN，扭矩力頂部錨桿240 N·m，幫部200 N·m。

（2）頂部錨索：采用Φ17.8×5000 mm 鋼絞線，每根鋼絞線必須使用專用的托盤和與鋼絞線配套的鎖具固定。托盤采用300×300×16 mm 碟型鋼板。每根錨索使用2 卷MSZ23/60 和1 卷MSK23/60 型樹脂錨固劑，錨固力300 kN，張拉預緊力210 kN。

（3）鋼筋網：巷道頂板金屬網采用直徑4.5 mm的Q235 鋼筋焊制，網格100×100 mm，網幅規(guī)格900×1700 mm。塑鋼網：巷道幫部采用塑鋼網，網幅規(guī)格800×4200 mm。網片要壓茬連接，搭接長度不小于100 mm，相鄰兩張網之間要用雙股16#鐵絲連接，連接點要均勻布置，雙排扣距200 mm。

（4）W 鋼帶：頂部使用W 型鋼帶BHW-280-3.0-4.8，鋼帶長度為4.8 m，寬度為280 mm，厚度為3 mm，與錨桿配套使用，逐排布置。槽鋼托梁：槽鋼托梁采用16#槽鋼加工，長度2600 mm，槽鋼設置孔距2400 mm 錨索孔，托盤采用300×300×16 mm碟形托盤。槽鋼托梁縱向布置，槽鋼托梁設置錨索孔，與錨索配合使用，每根拖梁使用兩根錨索固定。2-1051工作面回風順槽破碎段巷道支護斷面圖如圖1、圖2所示。

圖1 2-1051 工作面回風順槽破碎段錨桿、錨索布置

圖2 2-1051 工作面回風順槽破碎段頂板支護展開圖

3 巷道圍巖變形觀測分析

2-1051 工作面回風順槽900～1300 m 破碎段采用合理的支護方案后，在回風順槽900～1300 m 內選取有代表性圍巖1000 m 和1150 m 各布置1 個測點，觀測頻率為2d/次，觀測周期為35 d，來監(jiān)測回風順槽破碎段圍巖頂底板和兩幫移近量[6]。觀測數據匯總得圖3 所示巷道表面位移變化圖。

圖3 巷道表面位移變化圖

由圖3 可以看出，2-1051 工作面回風順槽900～1300 m 破碎段在采用支護方案后，2 個測點在前12 d 巷道頂底板和兩幫變形量較大，在15 d后2 測點數據顯示回風順槽圍巖變形量開始逐漸趨于穩(wěn)定，最終回風順槽破碎段兩幫移近量穩(wěn)定在210 mm 左右，頂底板移近量穩(wěn)定在185 mm 左右。在對破碎段采用聯合支護方案后，對比初期的兩幫變形量730 mm 和頂底板變形645 mm，兩幫和頂底板移近量分別為初期變形量的28.7%和28.6%。回風順槽破碎段圍巖變形得到有效控制，支護后巷道圍巖總體變形量較小，為后期礦井工作面正常生產提供安全條件。

4 結論

（1）針對霍寶干河煤礦2-1051 工作面回風順槽900～1300 m 破碎段具體的工程概況，分析了巷道支護不利條件為支護參數不合理，工人不按設計要求進行施工導致錨桿、錨索支護間排距不準確，施工質量差。錨索、錨桿錨固力和預緊力不達標，頂板巖性軟弱及受到周邊巷道圍巖擾動造成應力集中。

（2）現場工業(yè)性試驗表明：采用錨網索+W型鋼帶+槽鋼聯合支護后，巷道圍巖變形量得到了有效控制，現場支護效果良好，兩幫和頂底板移近量分別為初期變形量的28.7%和28.6%。圍巖變形得到有效控制，滿足礦井安全生產條件。