麥捷煤業(yè)150505 開切眼支護初始設(shè)計

田偉

（山西壽陽潞陽麥捷煤業(yè)有限公司，山西 壽陽 045400）

1 概 況

巷道支護是煤炭開采中的一項關(guān)鍵技術(shù)措施，安全、合理、有效的巷道支護是保證礦井安全高產(chǎn)高效的必要條件。麥捷煤業(yè)的150505 工作面開切眼巷道的斷面較大，支護困難。為保證工作面巷道的支護設(shè)計和施工質(zhì)量滿足要求，保證礦井的安全生產(chǎn)，并為今后的巷道布置、支護設(shè)計等提供基礎(chǔ)參數(shù)，麥捷煤業(yè)進行研究和試驗，解決工作面巷道的支護問題。

2 開切眼地質(zhì)

麥捷煤業(yè)150505 工作面開切眼所在區(qū)域15 號煤為全井田可采的較穩(wěn)定煤層。根據(jù)麥4、麥6 勘探鉆孔及煤層厚度變化趨勢分析，煤層含0～1 層夾矸，直接頂板為K2 灰?guī)r。上距12 號煤27.08～44.60 m，平均36.29 m，煤層純煤厚度4.85～6 m，平均5.42 m。開切眼煤層賦存特征見表1。

表1 150505 開切眼煤層覆存特征Table 1 150505 open-cut coal seam deposit characteristics

150505 工作面開切眼所在區(qū)域15 號煤頂板為石灰?guī)r、泥巖、砂質(zhì)泥巖。石灰?guī)r抗壓強度15.6～23.3 MPa，抗拉強度0.74～1.00 MPa，抗剪強度1.65～1.70 MPa；泥巖抗壓強度19.5～19.6 MPa；砂質(zhì)泥巖抗壓強度4.2 ～18.4 MPa，抗拉強度0.22～0.39 MPa。灰?guī)r、粗砂巖頂板巖石較堅硬穩(wěn)定，泥巖和砂質(zhì)泥巖頂板巖石較松軟不穩(wěn)定。

底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖，局部為粗砂巖。砂質(zhì)泥巖抗壓強度6.4～8.7 MPa；泥巖抗壓強度7.3～18.4 MPa，抗拉強度0.10～1.12 MPa，抗剪強度1.45～1.76 MPa。粗砂巖為中等穩(wěn)定的底板，泥巖、砂質(zhì)泥巖和炭質(zhì)泥巖底板不穩(wěn)定，易發(fā)生底鼓不良地質(zhì)災(zāi)害。

3 開切眼支護設(shè)計

針對麥捷煤業(yè)150505 工作面開切眼地質(zhì)生產(chǎn)條件，決定采用高預(yù)應(yīng)力強力錨桿錨索組合支護方案。

3.1 錨桿支護初始設(shè)計

考慮到掘進過程中設(shè)備尺寸、通風(fēng)要求和巷道圍巖變形預(yù)留量，150505 工作面開切眼巷道二次成巷。150505 工作面開切眼成巷方式及斷面尺寸如圖1 所示。開切眼巷道布置在15 號煤層中，根據(jù)地質(zhì)資料以及15 號煤層同類型巷道變形和破壞情況，結(jié)合工程實踐、理論分析與數(shù)值計算成果，確定150505 工作面開切眼采用錨網(wǎng)索+鋼筋托梁聯(lián)合支護、巷道中間補打木點柱加強支護。

圖1 150505 工作面開切眼成巷方式及斷面Fig.1 No.150505 Face open cut roadway way and section

錨桿支護參數(shù)采用懸吊作用理論進行確定。通過計算，150505 切眼錨桿長度不能小于1.86 m，錨桿直徑取值應(yīng)不小于18 mm，錨桿間排距取值應(yīng)不大于1.62 m。因此，此次設(shè)計頂、幫錨桿長度均取2.4 m，直徑均取22 mm，頂錨桿間距取0.9 m、幫錨桿間距取1.2 m、排距取1 m，能滿足施工要求。通過計算，錨索長度不得小于4.55 m，錨索的間排距不得超過2.40 m，錨索的錨固長度應(yīng)不小于1.36 m。

3.2 開切眼支護施工參數(shù)確定

150505 一次切眼斷面為矩形，掘?qū)挕辆蚋?4 000 mm×3 100 mm，面積12.4 m2。采用錨桿和錨索對頂板進行支護，錨桿等間距布置，間距為900 mm，排距為1 000 mm。靠近采空區(qū)一側(cè)頂板錨桿向外傾斜20°施工，與幫的距離為200 mm，其他的錨桿全部垂直于頂板施工。

150505 一次切眼巷道支護斷面如圖2 所示。

類比相鄰工作面切眼掘進期間錨索布置參數(shù)，150505 切眼兩端頭范圍內(nèi)錨索布置方式為1 排布置4 根，交錯布置，設(shè)計錨索長度6.3 m，間距2 000 mm，排距1 000 mm；150505 切眼中間段錨索布置方式為1 排布置3 根，交錯布置，設(shè)計錨索長度6.3 m，間距2 000 mm，排距1 000 mm。

老塘幫錨桿布置方式：等間距布置，每排3根，間距1 200 mm，排距為1 000 mm。中間錨桿全部水平布置，幫頂角錨桿上斜10°、底角錨桿下斜10°布置，頂角錨桿距頂板300 mm、底角錨桿距底板400 mm。

煤墻幫錨桿布置方式：等間距布置，每排3根，頂角錨桿距頂板300 mm、底角錨桿距底板400 mm，間距1 200 mm，排距為1 000 mm，全部垂直煤墻打設(shè)。煤墻幫使用φ18 mm×2 000 mm玻璃鋼錨桿配合φ160 mm×400 mm 打眼木托板進行支護（采用φ160 mm×400 mm 木托板、拱型托板、螺母，不上網(wǎng)片）。

圖2 150505 工作面一次開切眼巷道支護斷面Fig.2 No.150505 Face once open cut roadway support section

3.3 其他特殊條件的處理措施

巷道掘進過程中，要嚴(yán)格控制巷道成型尺寸。巷道每超寬500 mm 時，補打1 根錨桿（規(guī)格與頂板錨桿相同），配套單體錨桿托板；超寬1 000 mm 時，補打1 根錨索（規(guī)格與頂板錨索形同）。巷高超過500 mm，補打1 根幫錨桿（規(guī)格與幫錨桿相同）。

為了保證支護的效果，在施工過程中應(yīng)該根據(jù)頂板的完整性進行調(diào)整。在遇到頂板破碎以及地質(zhì)構(gòu)造等情況，應(yīng)該及時縮小錨桿錨索的間距，并采用其他的臨時支護設(shè)備。遇到錨固力不足時，及時反饋，重新進行錨桿及錨索錨固力測試，調(diào)整支護方案，必要時進行架棚及注漿支護。工作面各巷道交叉點處及切眼開口處在兩巷設(shè)計的基礎(chǔ)上，對三角區(qū)及交叉點進行與原支護未涉及領(lǐng)域前后5 m 范圍內(nèi)進行支護參數(shù)補強，錨索布置為鎖口錨索支護。

4 結(jié) 論

（1） 將設(shè)計的支護方案應(yīng)用到捷煤業(yè)的150505 工作面開切眼巷道中，巷道頂板的變形得到有效控制，在施工過程中，巷道的頂?shù)装逡平靠梢钥刂圃?50 mm 左右，兩幫的變形量在100 mm 左右，開切眼處于一個長時間的穩(wěn)定狀態(tài)，可以滿足工作面正常回采的需要。

（2） 為了保證支護設(shè)計的有效性，除了利用傳統(tǒng)的工程類比法和理論分析方法確定支護參數(shù)外，還應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場的施工情況對支護參數(shù)進行調(diào)整。通過對支護的效果進行評估，實現(xiàn)對支護參數(shù)的調(diào)整。