1209 工作面回風巷過頂板破碎區聯合支護設計

王 科

（山煤國際能源集團股份有限公司煤業分公司調度室，山西 太原 030006）

1 工程概況

山煤國際能源集團經坊煤礦二采區1209 工作面布置如圖1。1209 工作面回風巷處于該工作面尾部區域，總長961 m，矩形斷面，規格為5 m×3.5 m。1209 工作面回風巷煤層直接頂為砂質泥巖，平均厚度5.02 m；基本頂為灰巖，平均厚度8.65 m；直接底為灰黑色泥巖，平均厚度2.31 m；基本底為泥質粉砂巖，平均厚度2.33 m，遇水易膨脹。

圖1 工作面布置示意圖

從圖1 可知，該1209 工作面揭露正斷層分別為：F54 正斷層：65°，∠45°，H=2.5 m；F65 正斷層：63°，∠62°，H=1.8 m；F64 正斷層：77°，∠80°，H=1.8 m；F33 正斷層：204°，∠45°，H=3 m。正斷層帶附近的煤巖破碎，穩定性差，煤體松軟，煤體、頂板巖層均易發生冒落。

2 施工技術方案的設計

分析得知1209 工作面回風巷南半部分長度為494 m，為正常區域，北半部分長度為467 m，為頂板破碎區域。針對這一復雜的情況，分區域制定支護方案。

2.1 正常區域段支護方案

參照1208 工作面巷道的支護參數，對1209 工作面回風巷南半部分正常區域段支護設計方案如下，支護示意圖如圖2。

圖2 1029 工作面回風巷正常區域段支護示意圖（單位：mm）

（1） 頂 板 支 護。 頂 板 支 護 采 用 規 格MSGLW-500/Ф22 mm×2400 mm 高強度單向無縱向筋螺紋鋼錨桿，每排6 根，錨桿間距900 mm，排距900 mm，錨固力不小于100 kN，預緊力矩不小于300 N·m，配高強托盤調心球墊、1010 尼龍墊圈；樹脂加長錨固，采用1 支MS（CK + Z）2360 藥卷、1 支MSZ2360 藥卷；鋪設12#鐵絲編制的12 000 mm×1000 mm 金屬菱形網和Ф16 mm 圓鋼焊制的4800 mm×80 mm 的鋼筋梯子梁。垂直于巷道走向方向增打槽鋼錨索進行支護，錨索規格SKL22-1/1770-7300 mm，錨索間排距為1800 mm×1800 mm，2 根錨索配套1 根2500 mm 的雙槽鋼托梁，托梁配套的槽鋼墊片尺寸為120 mm×150 mm×20 mm，樹脂加長錨固，1 支MS（CK + Z）2360 藥卷、2 支MSZ2360 藥卷，錨索預緊力不小于200 kN。

（2） 兩 幫 支 護。 幫 部 支 護 采 用 規 格MSGLW-500/Ф22 mm×2400 mm 高強度單向無縱向筋螺紋鋼錨桿，每排4 根，錨桿間距900 mm，排距900 mm，錨固力不小于100 kN，預緊力矩不小于300 N·m，配高強托盤調心球墊、1010 尼龍墊圈；樹脂錨固，采用1 支MSZ2360 藥卷；兩幫鋪設雙向拉伸塑料網（網絡尺寸小于50 mm×50 mm）和1416 mm 圓鋼焊制的4800 mm×80 mm 的鋼筋梯子梁。在接近1208 工作面運巷側巷幫補打兩根SKL22-1/1770-4300 mm 單體錨索，錨索間排距1600 mm×1800 mm，每根錨索采用高強度鎖具及拱形鋼托盤，托盤規格為300 mm×300 mm×16 mm 的鋼板，托盤拱高不小于60 mm，采用端錨錨固形式，每孔2 支錨固劑，1 支MS（CK+Z）2360 錨固劑，2 支MSZ2360 錨固劑，預緊力大于200 kN。

2.2 頂板破碎區域段支護方案

（1）采用錨+網+槽鋼錨索加密支護；（2）調整槽鋼錨索加密為排槽鋼打設；（3）平行巷道方向打設順巷槽鋼錨索；（4）補打一排4.3 m 單體錨索加強支護；（5）當出現部分錨桿失效情況時，增設π 型梁鋼棚進行被動支護；（6）由于受F54正斷層、F65 正斷層、F64 正斷層、F33 正斷層的影響，在正斷層前后10 m 的范圍內采取超前預注漿+后支護方式。

圖3 1029 工作面回風巷頂板破碎區域段支護示意圖斷面（單位：mm）

頂板破碎區域段支護方案如圖3，（1）在保持其他支護參數不變的情況下，錨桿打設排距調整為800 mm，槽鋼錨索打設排距調整為800 mm；（2）順巷打設槽鋼錨索，距巷幫500 mm；（3）架設的π 型梁鋼棚垂直巷道布置，采用巨科DW35-250/110X 單體支柱，施工方式“一梁二柱”，棚距為800 mm，棚腿距梁端為113 mm；（4）打設17 個Φ42 mm 的鉆孔，間距300 mm，深度3000 mm，之后將33 mm 無縫鋼管插入鉆孔內，長度3000 mm。密集穿管示意圖如圖4。

圖4 密集穿管示意圖（單位：mm）

3 應用效果分析

山煤集團經坊煤礦地質構造較復雜，該煤礦1209 工作面回風巷在掘進施工過程中要穿過F33、F54、F65 等多條正斷層，由于斷層帶破碎，煤巖自穩性差，煤體松軟，煤體、頂板巖層均易發生冒落，安全事故頻發，影響掘進效率。針對1209 工作面回風巷復雜地質條件，分區段采用不同的聯合支護方式。在掘進開采過程中，通過頂板破碎區時采用的聯合支護方式效果理想，巷道頂板圍巖變形量較小，巷道頂板下沉量在250 mm 以內，巷道兩幫移近量在450 mm 以內，有效控制巷道圍巖變形量，為實 現1209 工作面安全高效開采奠定了基礎。