8113 工作面大斷面開切眼二次成巷支護技術

郝一楠

（大同煤礦集團有限責任公司馬脊梁煤礦，山西 大同 037000）

我國目前的綜采工作面大斷面開切眼已逐漸成為常態，這給開切眼巷道的圍巖穩定控制帶來了一定的技術難題[1-2]。近年來，眾多專家學者研究了大斷面巷道成巷與支護技術，如錨索網架[3]、三高錨梁網索[4]、復合錨索架[5-6]等一系列大斷面切眼支護技術。馬脊梁礦8113 工作面采用低位綜放開采方法，開切眼設計掘進寬度9.0 m，掘進高度3.6 m，本文以8113 工作面為工程背景，提出以二次成巷為核心的支護技術，為大斷面、特大斷面巷道或開切眼圍巖穩定控制技術難題提供借鑒。

1 概況

8113 工作面北東方向和南東方向為盤區皮帶巷、盤區輔助運輸大巷、盤區回風巷及實煤體區域，北西方向為8111 工作面采空區，南西方向為實煤體區。該工作面所處單斜構造，局部發育小型凹陷，工作面平均埋深228 m，工作面開采煤層賦存穩定，煤層傾角在1°～4°之間，屬近水平煤層，煤層厚度在6.23～8.39 m 之間，平均厚度6.86 m，純煤厚度在6.10 m 左右，煤層結構復雜，含1～4 層夾矸，平均含2 層夾矸，夾矸以泥巖為主。

8113 工作面走向長2188 m，傾斜長239.4 m，采用低位綜放開采方法。采煤機型號MG650/1630（1510）-WD， 液 壓 支 架 型 號ZF13000/25/38，長8300 mm， 寬1660 mm， 刮 板 輸 送 機 型 號SGZ1000/1710。8113 工作面的煤層直接頂為0.50～2.38 m（平均1.4 m）厚的炭泥巖，灰黑色，滑面，膠結致密；基本頂為0～11.5 m（平均3.1 m）厚的高嶺泥巖，黑灰色，性脆，含植物化石碎片；直接底為1.2～8.83 m（平均3.76 m）厚的砂質泥巖，灰黑色，平坦狀斷口，含少量植物化石碎片；基本底為1.60～19.7 m（平均7.24 m）厚的粗砂巖，灰白色，厚層狀，以石英為主，泥質膠結。

2 大斷面開切眼二次成巷支護技術

依據工作面生產地質條件、設備尺寸要求，8113工作面開切眼設計掘進寬度9.0 m，掘進高度3.6 m。由于開切眼尺寸較大，一次成巷時的支護很困難，因此，提出了大斷面開切眼二次成巷支護技術。

（1）初次成巷支護

8113 工作面初次成巷尺寸：掘進寬度5.4 m，掘進高度3.6 m。支護參數如下：

① 頂板“錨索梁柱網帶”初次成巷支護技術。采用“組合錨桿索+錨梁+單體液壓支柱鉸接頂梁+金屬網”聯合支護技術，具體支護參數如圖1、圖2。

組合錨桿索促使頂板巖層形成整體承載結構，提高頂板巖層穩定性。組合錨桿索支護采用錨桿、錨索配套W 鋼帶形成組合支護，其中，錨桿采用規格L2400 mm×Φ20 mm 的螺紋鋼高強錨桿，間排距計兩種，分別為800 mm×1800 mm、1600 mm×1800 mm，配套使用規格110 mm×110 mm×10 mm 的蝶形墊進行預緊，預緊扭矩不低于300 N·m；錨索采用規格L8000 mm×Φ21.8 mm 的鋼絞線，間排距1600 mm×900 mm，配套使用規格250 mm×250 mm×16 mm 的蝶形墊進行預緊，預緊力不低于40 MPa；錨桿、錨索采用W 鋼帶連接，W 鋼帶規格為5100 mm×280 mm×3 mm。

錨梁支護采用錨索和礦用工字鋼，加大了錨固穩定范圍。錨索規格、間排距和預緊力同組合錨桿索支護，配套使用規格150 mm×150 mm×10 mm的蝶形墊進行預緊，工字鋼采用11#礦用工字鋼，長度4000 mm。

單體液壓支柱鉸接頂梁可以提高支護結構穩定性和抗風險能力。采用DW-45 型，頂梁采用π 型梁，長度1200 mm，排距1800 mm。

金屬網采用直徑4 mm 的鐵絲編織而成，網徑規格100 mm×10 mm。

② 實煤體幫采用“錨桿+金屬網+W 鋼帶”聯合支護技術。錨桿采用規格L2000 mm×Φ18 mm的螺紋鋼高強錨桿，間排距900 mm×900 mm，配套使用規格110 mm×110 mm×10 mm 的蝶形墊進行預緊，預緊扭矩不低于300 N·m；W 鋼帶規格為450 mm×220 mm×4 mm。

（2）二次擴巷支護

8113 工作面二次擴巷尺寸：擴巷寬度3.6 m，擴巷高度3.6 m。支護參數如下：

① 二次擴巷后，頂板采用“組合錨桿索+錨梁+金屬網”支護。組合錨桿索和錨梁與一次成巷形成的頂板支護結構相互耦合，組合錨桿索距一次成巷巷幫200 mm 施工，與一次成巷錨桿間距離為500 mm，支護參數參照一次成巷。

② 擴巷回采幫臨時支護采用“玻璃鋼錨桿+塑料網”支護。錨桿采用規格L2000 mm×Φ20 mm的玻璃鋼錨桿，間排距900 mm×900 mm，每排3 根，配套使用規格110 mm×110 mm×10 mm 的塑料墊進行預緊，預緊扭矩不低于100 N·m。

圖1 開切眼支護斷面圖

圖2 開切眼頂板支護平面圖

3 控制效果分析

大斷面開切眼二次成巷支護技術在8113 工作面進行了應用后，進行了為期3 個月的現場實地考察和巷道位移監測。結果顯示，巷道變形在兩個半月時趨于穩定，頂底板最大變形234 mm，實煤體幫最大變形約88 mm，回采幫最大變形約165 mm，這主要是回采幫采用玻璃鋼錨桿，其支護效果相對較差。整體來看，8113 工作面開切眼變形可控，控制效果良好。

4 結論

8113 工作面開切眼為大斷面巷道，為解決開切眼圍巖控制技術難題，提出了特大斷面開切眼二次成巷支護技術。初次成巷頂板采用“組合錨桿索+錨梁+單體液壓支柱鉸接頂梁+金屬網”支護，實煤體幫采用“錨桿+金屬網+W 鋼帶”支護技術，二次成巷頂板采用“組合錨桿索+錨梁+金屬網”強化支護技術，擴巷回采幫采用“玻璃鋼錨桿+塑料網”臨時支護，現場工業性試驗驗證了支護技術與參數的合理性。