307 盤區2712 巷反掘段掘進支護設計與應用

張志宇

（晉能控股煤業集團晉華宮礦，山西 大同 037016）

在煤礦開采過程中，需要掘進大量的巷道，圍巖控制是保證安全生產的一大關鍵。為此，相關專家學者進行了研究和探索，已經成熟的控制理論有懸吊理論、組合梁理論、壓縮拱理論以及圍巖強度強化理論等，形成了以錨桿為核心的主動支護技術，以及以架棚為核心的被動支護技術。錨桿支護技術具有施工速度快、成本低、支護效果好等優點，目前已在我國得到廣泛應用[1-7]。根據采掘規劃，晉華宮礦鄰近8714 工作面回采巷道2714 巷已掘（用于8712 工作面運輸巷），為縮短工作面準備時間，計劃在2712 巷設計反掘段300 m，巷道沿煤層頂板留底掘進。

1 工程概況

晉華宮礦307 盤區2712 巷服務于8712 工作面開采，為8712 工作面回采時準備、通風、行人等的需要。8712 工作面開采12-2#煤層，位于307 盤區東翼，南部為盤區巷，西為8714 面，東、北為實體煤。工作面開采煤層整體呈單斜構造，平均厚度6.01 m，平均傾角5°。工作面存在偽頂，平均厚度1.59 m，黑色，炭泥巖，水平層理；直接頂為細砂巖，平均厚度2.70 m，黑灰色，成分以石英、長石、云母為主，鈣質膠結；基本頂為粗砂巖，平均厚度11.34 m，灰白色，成分以石英為主，鈣質膠結，具斜節理，直接底含礫泥巖，平均厚度4.01 m，灰褐色，成分以石英為主。巷道布置平面圖如圖1。

圖1 巷道布置平面圖

2 2712 巷反掘段支護方案

2.1 巷道布置

（1）巷道布置

12-2#層307 盤區2712 巷反掘段巷道設計為矩形斷面，寬×高=5.6 m×3.8 m，沿12-2#層煤層頂板留底的方式進行掘進。

（2）巷道開口施工

巷道開口采用一次成巷工藝，開口位置位于8712 邊切到位處坐標為：X=4 447 578.726，Y=554 816.888。

2.2 巷道支護設計

2.2.1 巷道鎖口支護方案

開口時，首先在8712 切巷到位處8.5 m 范圍內施工鎖口鋼梁。開口前10 m，進行加強支護，增打三眼鋼梁L=3.5 m，排距為2.2 m，鋼梁均配套直徑Ф18 mm、長度2.0 m 的樹脂錨桿，錨索采用直徑Ф21.8 mm、長度6.3 m 的鋼絞線。具體參數參照永久支護設計。

2.2.2 巷道臨時支護方案

（1）采用ZLJ-4 機載臨時前探支護裝置；（2）循環進尺1.0 m；（3）機載前探梁發生故障時，使用滑移前探梁進行臨時支護，材料使用12#槽鋼，前探梁梁長4.2 m，共7 根，2 根備用，放置在前后兩組錨桿吊環上，工作面截割前后將滑移前探梁滑入空頂區用板皮與頂板剎緊；（4）嚴格執行敲幫問頂制度，用長柄工具找掉浮煤、活石、碎矸；（5）永久支護與工作面的最小空頂距離0.3 m，最大空頂距離1.4 m；（6）錨索滯后工作面最大距離為3.3 m；（7）兩幫護幫網滯后工作面最大距離為5 m，最下排護幫錨桿滯后工作面最大距離為15 m。

巷道頂板臨時支護平面示意圖如圖2。

圖2 巷道頂板臨時支護平面示意圖

2.2.3 巷道永久支護方案

巷道頂板采用錨桿、錨索聯合支護，采用直徑18 mm、長度2.0 m 的樹脂錨桿，間排距1.0 m×1.1 m，配套規格為5.3 m×0.1 m×Ф14 mm 鋼筋梯，托盤采用規格為150 mm×150 mm×10 mm 蝶形托盤；護幫采用直徑18 mm、長度2.0 m 的樹脂錨桿，配套3300 mm×100 mm×Ф14 mm 鋼筋梯，托盤采用規格為150 mm×150 mm×10 mm 蝶形托盤，排距1.1 m，并鋪設金屬網，金屬網規格：3.7 m×1.7 m；錨索采用直徑21.8 mm、長度6.3 m 的鋼絞線，托盤采用規格為300 mm×300 mm×16 mm 蝶形托盤，排距3.3 m，間距2.5 m。錨桿錨固力不低于102 kN，錨桿螺母預緊力矩不低于180 N·m；錨索預緊力設計290 kN，錨索錨固力設計值大于370 kN。巷道永久支護斷面圖如圖3。

圖3 巷道永久支護斷面示意圖（mm）

3 控制效果分析

將提出的反掘段掘進支護方案應用于12-2#層2712 巷反掘巷道支護，監測掘巷后巷道圍巖變形情況，如圖4。由圖可知，巷道在掘出110 d 后，圍巖變形逐漸趨于穩定，巷道頂底板最大變形量為164 mm，兩幫最大變形量為115 mm。同時，現場調研發現，巷道沒有出現大的變形現象，僅在局部區域存在底鼓現象，整體看巷道圍巖控制效果良好，表明了反掘段掘進支護方案的合理性和可靠性。

圖4 巷道圍巖變形曲線

4 結論

為縮短晉華宮礦307 盤區8712 工作面準備時間，設計2712 巷反掘段300 m。基于此，提出了2712巷反掘段支護方案，主要包括巷道布置和巷道支護設計兩部分。其中巷道支護設計包括巷道鎖口支護方案、巷道臨時支護方案和巷道永久支護方案。將提出的2712 巷反掘段支護方案應用后，監測了試驗巷道變形情況，試驗巷道在掘出110 d 后，圍巖變形逐漸趨于穩定，巷道頂底板最大變形量164 mm，兩幫最大變形量為115 mm，整體控制效果良好。