2215 工作面掘進補強支護優(yōu)化

馬 飛

（軒崗煤電公司劉家梁礦，山西 原平 034114）

現(xiàn)今頂板事故雖較以前有所減少，但作為煤礦五大事故之一，其危害仍不可小覷。合理有效的支護設(shè)計，除了能降低巷道支護成本費用，還能達到預(yù)期支護效果，減少冒頂事故的發(fā)生，保證礦井生產(chǎn)安全順利進行[1-2]。但是在實際生產(chǎn)中，工作面經(jīng)常會受煤巖層結(jié)構(gòu)運動及采動應(yīng)力的影響，造成原有的支護體失效嚴重，冒頂事故時有發(fā)生，所以經(jīng)常需要進行合理有效的補強支護[3-6]。

1 概況

劉家梁礦2215 工作面位于221 采區(qū)中的第五個工作面，東部為221 區(qū)皮帶下山巷，南邊是2213區(qū)進風(fēng)巷，西面和北面區(qū)域尚未采動。準備2215工作面的掘進巷道為矩形斷面，采用左旋無縱筋螺紋鋼錨桿+鋼筋網(wǎng)+錨索+鋼帶+噴砼聯(lián)合支護，全斷面噴射C20 砼。

由于受2213 采空區(qū)影響，在560～1390 m 因應(yīng)力增加導(dǎo)致多處局部下沉，巷道出現(xiàn)嚴重變形，尤其770 m、1180 m、1390 m 處頂板出現(xiàn)離層、大面積破碎并伴隨著局部冒頂現(xiàn)象，需在原支護基礎(chǔ)上進行補強支護。

2 補強支護

采用“短掘短支”掘進方式，緊跟工作面迎頭進行永久支護。即過破碎帶期間截割進度不要超過0.6 m，每次截割后立即進行支護。

2.1 頂板補強支護

2215 工作面在巷道中部布置施工組合錨索，起點為560 m 處，由外向里逐段進行。開工前先進行敲幫問頂、處理網(wǎng)包和離層煤矸等工作，然后補強支護，每次處理一段支護一段，不允許多段同時作業(yè)。頂板補強支護措施如圖1。

圖1 頂板補強支護措施圖（mm）

2.1.1 臨時支護

在頂板離層處作業(yè)時，臨時支護采用3 根長4 m 的12#槽鋼制作的滑移式前探梁。用吊環(huán)卡具將每根梁分別固定在施工地點的錨桿上，并用背板貼頂背緊控制頂板，然后處理離層煤矸，最后補強支護。

2.1.2 永久支護

支護方式：560～1390 m 組合錨索補強支護，采用三眼組合錨索支護方式。

材料規(guī)格：組合錨索采用的鋼絞線參數(shù)為Φ17.8 mm×7300 mm，支護排距4800 mm。托盤規(guī)格為500 mm×500 mm×14 mm 碟形托盤。錨固力不小于285 kN，預(yù)緊力不小于180 kN。每根錨索安裝兩卷Z2360 型和一卷CK2335 型（在孔底）樹脂錨固劑。錨索鎖具外露150～250 mm。

2.2 兩幫補強支護

采用錨網(wǎng)索鋼帶聯(lián)合支護方式控制圍巖，兩幫補強措施如圖2。

圖2 兩幫補強措施圖（mm）

（1）錨桿。頂板采用左旋無縱筋螺紋鋼Ф20 mm×2200 mm 錨桿，采用Z2360 和CKb2335 各一支進行錨固，配150 mm×150 mm×10 mm 規(guī)格的碟形鋼托盤，間排距800 mm×800 mm。

錨桿必須使用調(diào)心球和減磨墊并正確安裝，托盤卡入鋼帶槽內(nèi)，調(diào)心球卡入托盤眼內(nèi)。螺母擰緊，并且在錨桿處外露出10～50 mm 的長度。錨固力≥105 kN，扭矩≥200 N·m。

（2）錨索。頂板采用的鋼絞線規(guī)格為Ф17.8 mm×6300 mm，間排距2400 mm×2400 mm，將原來的2-2 布置調(diào)整優(yōu)化為3-2-3 布置，用一卷CKb2335 型和兩卷Z2360 藥卷進行錨固，錨固力≥285 kN，預(yù)緊力≥180 kN。使用300 mm×300 mm×12 mm 的碟形錨索托盤。

兩幫使用Ф17.8 mm×3600 mm 短錨索代替錨桿護幫，每根錨索采用兩卷Z2360 和一卷CKb2335型藥卷進行錨固，錨固力≥285 kN，預(yù)緊力≥180 kN。使用300 mm×300 mm×12 mm 的碟形錨索托盤。間排距800 mm×800 mm。

（3） 網(wǎng) 片。 頂 板 采 用Φ6.0 mm×1000 mm×2000 mm 鋼筋網(wǎng)。兩幫采用菱形金屬網(wǎng)，由8#鉛絲編織而成，網(wǎng)孔為50 mm×50 mm，規(guī)格為1000 mm×2600 mm。網(wǎng)與網(wǎng)搭接≥100 mm，采用兩排“三花”扭結(jié)而成的雙股14#鐵絲，鏈接長度≤200 mm，扭結(jié)≥3 圈。網(wǎng)片緊貼巖面鋪設(shè)，破碎嚴重的區(qū)域要求鋪雙層網(wǎng)，且菱形網(wǎng)緊貼巖面。

（4）鋼帶采用W 型鋼帶，規(guī)格WD-280-3-4200、WD-280-3-1200。

3 結(jié)論

針對2215 工作面掘進遇到的問題，制定了針對性的補強支護形式和參數(shù)。通過現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，頂板蠕動變形速率得到了控制，頂板下沉量控制在120 mm 以內(nèi)，頂板和底板的相對移近量減少了19.4%，兩幫相對移近量減少了20.8%，錨桿失效率降至3%以下，錨索受力增大了10.5%，巷道掘進速率提高至7.4 m/d，保證了巷道快速且安全掘進。