應力集中區大跨度長距離小角度巷道貫通支護優化系統研究

摘要 應力集中區一直是煤礦掘進施工的支護重點，同時大跨度長距離巷道貫通為支護提出了更高的要求，通過科學設計論證和系統考評，具體施工工藝如下：1、貫通前通過在貫通一側使用錨索配合雙棚鐵板;2、將貫通位置原巷道棚梁在貫通一側距牙殼600mm處施工一排木點柱，加強貫通點支護;3、貫通后，在兩處巷道頂板采用錨網梯索支護。巷道頂板每隔一排施工1根錨梁代替鋼筋梯，錨梁1、3、5孔施工錨索;4、貫通后，為方便施工可將3下1101外切貫通側棚腿臨時撤除，待貫通施工全部完成后恢復貫通側棚腿，并將支護的木點柱按照3下1101外切改造巷道方位進行施工，保留了巷道運輸功能。該施工工藝成功解決了大跨度長距離小角度巷道貫通的難題，同時保證了應力集中區巷道頂板安全;同時木點柱沿巷道幫部方位布置，保留了巷道運輸功能，為解決應力集中區大跨度巷道貫通掘進施工提供了寶貴經驗。

關鍵詞 ： 應力集中區 ?大跨度長距離 ? 小角度巷道 ?貫通

一、 前言

應力集中區一直是煤礦掘進施工的支護重點，同時大跨度長距離巷道貫通為支護提出了更高的要求，蔣莊煤礦3下煤層為本礦主采煤層，3下1101外切改造采用錨網梯索支護，3下1101外切采用架棚支護，3下1101外切改造與3下1101外切方位一致，沿方位角a=294°施工到指定位置，然后通過兩次調向a=290°、a=286°與3下1101外切貫通。由于貫通時3下1101外切改造與3下1101外切兩巷道之間夾角較小，所以兩巷道貫通時跨度較大。同時3下1101外切位于應力集中區，巷道礦壓顯現明顯。3下1101外切改造采用錨網梯索支護，3下1101外切采用架棚支護。如何保證在應力集中區、不同的支護條件下，大跨度長距離小角度巷道實現安全貫通是需要解決的難題。經多方面科學設計論證和系統考評，決定貫通前，將3下1101外切貫通區域棚梁靠近貫通側使用錨索錨固，并在該側距離棚梁牙殼600mm處施工一排木點柱，方便施工時抽掉棚腿出貨。3下1101外切改造在貫通區域頂板每隔一排使用錨梁代替鋼筋梯，強化頂板支護;貫通施工后，加固3下1101外切貫通處鐵棚，并將木點柱沿巷道幫部的方位施工，保留了巷道運輸功能。該施工工藝成功解決了3下1101外切改造與3下1101外切大跨度貫通的難題，同時保證了應力集中區巷道頂板安全，保留了巷道的運輸功能。

二、工程簡介

蔣莊煤礦3下1101外切改造與3下1101外切方位一致，沿方位角a=294°施工到指定位置，然后通過兩次調向a=290°、a=286°與3下1101外切貫通。由于貫通時3下1101外切改造與3下1101外切兩巷道之間夾角較小，所以兩巷道貫通時跨度較大。同時3下1101外切位于應力集中區，巷道礦壓顯現明顯。3下1101外切改造采用錨網梯索支護，3下1101外切采用架棚支護，支護形式的不同也為巷道貫通處頂板支護帶來了難題。為確保應急集中區大跨度巷道貫通頂板安全，我礦和區隊技術人員經過反復研究和現場實踐，經多方面科學設計論證和系統考評，確定了大跨度巷道貫通施工工藝，具體方法如下：

1、貫通前，將3下1101外切貫通位置原巷道棚梁在貫通一側距牙殼400mm處使用錨索（使用QLMK18錨具，長度6.25m的1×7-17.8預應力鋼鉸線，每根錨索用2塊MSCK2370樹脂錨固劑錨固，錨固長度不少于1500mm，鋼絞線露出錨具的長度為150～250mm）配合雙棚鐵板（規格為長×寬×厚=260×120×10mm）進行錨固，加強貫通點支護。

2、將3下1101外切貫通位置原巷道棚梁在貫通一側距牙殼600mm處施工一排木點柱，加強貫通點支護（木點柱布置如附圖一所示）。

3、待上述維護工作完成后，迎頭方可繼續施工直至貫通。

4、貫通后，3下1101外切改造與3下1101外切之間巷道頂板采用錨網梯索支護。巷道頂板每隔一排施工1根錨梁代替鋼筋梯，錨梁1、3、5孔施工錨索（位置如圖所示）。錨梁長度為4000mm，采用14#槽鋼加工，預留5個φ40mm眼，間距900mm，排距1100mm，循環進尺1.1m，支護緊跟迎頭。3下1101外切改造兩幫每排各布置4根規格為φ22×2400mm左旋預應力阻尼錨桿，掛規格為長×寬=3600×1200mm的鐵絲網，錨桿間排距為1000×1100mm（當幫部松軟易折幫時，錨桿排距為1100mm）。最上部和最下部錨桿分別傾斜向上、向下布置，與巷道幫部夾角≥75°，中間錨桿與幫部垂直，最上部錨桿均距頂板300mm。

5、貫通后，為方便施工可將3下1101外切貫通側棚腿臨時撤除，待貫通施工全部完成后恢復3下1101外切貫通側棚腿，并將支護的木點柱按照3下1101外切改造巷道方位進行施工（木點柱布置如附圖二所示）。

該施工工藝成功解決了3下1101外切改造與3下1101外切大跨度貫通的難題，同時保證了應力集中區巷道頂板安全;木點柱沿3下1101外切改造巷道幫部方位布置，保留了巷道運輸功能。

三、應用推廣情況：

蔣莊煤礦3下1101外切改造、3下1101外切等巷道。

四、主要創新點：

1、創造性得基于架棚支護、錨網梯索支護兩種不同形式，根據應力集中區大跨度小角度巷道貫通現有條件，選用棚梁靠近貫通側使用錨索雙棚鐵板錨固，再結合點柱，多種支護形式，該施工工藝成功解決了3下1101外切改造與3下1101外切大跨度貫通的難題;

2、該施工工藝成功同時保證了應力集中區大跨度長距離小角度巷道貫通區域頂板安全，也為工人安全工作、礦井安全生產提供了安全環境;

3、點柱的使用沿3下1101外切改造巷道幫部方位布置，保留了巷道運輸功能。

五、經濟效益和社會效益：

1、通過在3下1101外切改造與3下1101外切大跨度小角度貫通區域創造性得優化支護工藝，成功解決了應力集中區大跨度小角度巷道貫通的施工難題;

2、同時該施工工藝保證了應力集中區巷道頂板安全，極大的解決了施工時的安全隱患，也為工人安全工作、礦井安全生產提供了安全環境;

3、現如今單體液壓支柱在煤礦支護方面應用廣泛，可以借鑒用單體液壓支柱代替木點柱更加高效、快捷;

4、緩解了采掘銜接緊張的局面，有較好的推廣應用價值，值得類似地質條件下的巷道開口施工借鑒。為安全解決應力集中區大跨度巷道貫通掘進施工提供了寶貴經驗。

參考文獻（References） ：

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[2]肖超， 鄭懷昌等.基于集對分析的石膏礦采空區穩定性評價[J]. 中國礦業： 自然科學版， 2014，23（10）： 107-112.

[3]張召冉. 炮掘巖巷掘進影響因子系統分析及綜合評價研究 [D]. 北京： 中國礦業大學， 2013

作者簡介：肖超（1989年1月8日），性別 男，民族 漢，籍貫山東省棗莊市市中區，學歷 研究生，職稱 助理工程師，研究方向煤礦掘進工程技術及采空區穩定性研究。