掘進巷道過陷落柱支護方式優化

田 強 董傳寶 李金橋

（山西省太原市清徐縣趙家山煤業有限公司，山西 清徐 030400）

陷落柱是煤礦生產過程中常見的一種地質構造，對煤礦的開采造成了很大的影響。由于接近陷落柱3～5 m 時，巖層裂隙發育，煤層十分破碎，有時伴生斷層，斷層的走向與柱體相切，嚴重影響掘進進度及支護強度。因此，在過陷落柱期間需要對正常支護進行優化。本文針對趙家山煤業有限公司陷落柱發育的特點，以2106 皮帶順槽過DX26 陷落柱為研究對象，提出支護優化方案，采取有效的安全措施[1-4]，以確保掘進期間的施工安全。

1 概況

2106 皮 帶 順 槽 設 計 長 度790 m， 埋 深+769～+787 m，沿2 號煤層布置。巷道規格為寬×高=4.9 m×3.0 m，目前巷道已掘430 m，預計在480 m處揭露DX26陷落柱。根據礦井預測地質資料，該陷落柱為不規則橢圓形，長軸約142 m，短軸約70 m，2106 皮帶順槽過陷落柱帶預計100 m。該陷落柱主要以泥巖、砂質泥巖、少量砂巖為主，不含水、不導水。

2 過DX26 陷落柱遇到的問題

2.1 原巷道支護設計

2106 皮帶順槽采用錨桿、金屬菱形網、錨索、錨梯聯合支護。頂板：錨桿采用型號為MSGLW-335/20 的無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿，直徑20 mm，長度2000 mm，每排布置7 棵，間排距為800 mm×800 mm；錨索采用直徑21.6 mm、長度8300 mm 的預應力鋼絞線，錨索間排距為1300 mm×2400 mm；頂板采用直徑14 mm 的圓鋼加工制作的錨梯；頂板鋪設8#鐵絲編織的金屬菱形網。

幫部：錨桿采用型號為MSGLW-335/20 的無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿，直徑20 mm，長度2000 mm，每排布置4 棵，間排距為800 mm×800 mm；幫部采用直徑14 mm 的圓鋼加工制作的錨梯；兩幫鋪設8#鐵絲編織的金屬菱形網。

頂、幫錨桿均使用1 支MSK2380 型樹脂錨固劑端頭錨固，頂板錨桿錨固力≥78.4 kN，幫錨桿錨固力≥58.8 kN，頂錨桿扭矩力不小于200 N·m，幫錨桿扭矩力不小于200 N·m。

2.2 存在的問題

（1）2106 皮帶順槽過陷落柱期間，由于陷落柱內破碎，錨桿錨固于破碎體內，且錨梯護頂護幫面積小，支護效果差。

（2）2106 皮帶順槽由于巷道較寬，錨梯護頂面積小，局部頂板破碎時，極易發生網兜等現象。

（3）根據鉆孔探測，陷落柱區域屬于一個向斜構造，最洼點處應力集中，存在頂板下沉風險。

（4）工作面推采期間，超前壓力大，受周期來壓及推采動壓影響，巷道易出現頂板下沉，幫部受力擠壓變形等。

3 優化支護設計

3.1 支護設計方案

（1）加強型“W”鋼帶支護。頂板及幫部使用Q235 型“W”鋼帶，頂板鋼帶長4.7 m，眼距750 mm；幫部鋼帶長2.6 m，眼距800 mm。

（2）工字鋼棚加強支護。工字鋼棚采用12#工字鋼加工制作，棚梁長度4.2 m，棚腿長度3.0 m，棚距0.8 m。立柱斜度11°，頂板使用6 塊半圓接實頂板，每幫使用4 塊半圓腰幫，半圓規格：長×寬×厚=2000 mm×120 mm×100 mm，均勻布置，齊全牢固有力，保持成線，并用木楔打緊，確保接頂腰幫要實。在棚梁兩端牙殼處分別打一根撐棍，棚腿在距棚爪300 mm 和距底板1200 mm 的地方打兩道撐棍。在復棚處兩端距棚梁端頭300 mm、棚腿下部往上1400 mm 和棚梁下300 mm 處鎖住棚腿，鎖棚腿錨桿為Φ20 mm×2000 mm 的螺紋鋼錨桿。棚腿要支在實底上，不得出現棚腿失腳。嚴禁退山架棚施工，斜巷迎山角每5°迎山1°，確保迎山有力。當巷道超高時，要及時裝頂，裝頂使用半圓木打“井”字垛，第一層橫在穿桿上，第二層與第一層垂直，依次由下而上，直至結實頂板。過陷落柱加強支護斷面圖如圖1。

圖1 過陷落柱加強支護斷面圖（mm）

（3）過陷落柱后揭煤期間的頂板支護。當頂板揭煤時，繼續采取錨網帶索棚復合支護，并且縮小循環掘進進尺，采取逐排切割逐排支護，循環進尺0.8 m，頂板鋪設雙層金屬菱形網。當錨桿錨入頂煤中時，錨索排距縮小為0.8 m，每排施工3 棵錨索（QLMK18 錨具，長度8.3 m 的1×7-17.8 預應力鋼絞線），錨索托盤使用20#槽鋼加工，長度400 mm 中間打孔，槽內焊接300 mm 長鋼板。每棵錨索使用2 支MSK2380 型樹脂錨固劑進行端頭錨固，錨固長度為1.6 m，錨索錨入幫部穩定巖層的深度不得小于1.2 m，錨索錨固力不低于160 kN。

3.2 支護效果

2106 皮帶順槽過DX26 陷落柱期間，采取錨網帶索棚支護，通過使用“W”鋼帶、工字鋼棚加大了護頂護幫面積，增強了支護強度，提高了巷道頂幫穩定性，避免了掉頂、折幫等事故的發生。在過DX26 陷落柱時，安裝了頂板離層觀測點，經過一個月的觀測，觀測點離層如圖2。頂板離層前7 天最為明顯，隨著時間推移，頂板逐步穩定，在第17天時達到最大值，并由此保持相對穩定，因此本次優化支護方案效果明顯。

圖2 位移觀測圖

4 結論

針對2106 皮帶順槽過DX26 陷落柱期間，原支護設計方案的不足，設計了錨網帶索棚復合支護方式。經過實際觀測，該方案的支護效果明顯，有效提高了圍巖穩定性，保證了礦井安全生產。