2802 工作面沿空留巷支護技術研究

南戟文

（潞安化工集團漳村煤礦，山西 長治 046032）

1 2802 工作面概況

某煤礦2802 工作面位于28 采區南部，東側為28 采區大巷，南側和西側均為井田邊界，北側為480采區大巷三段。2802 工作面地面標高為931～1 020 m，煤層底板標高為397.6～480.3 m，采深465.65～602.2 m。工作面巷道布置情況如圖1 所示。

圖1 2802 工作面巷道布置平面圖

1.1 工作面地質和地應力情況

根據2802 工作面煤層柱狀圖和《480 水平地應力特征研究報告》分析，2802 工作面開采煤層為3 號煤，賦存穩定，煤厚變異較小，煤層結構較簡單平均厚度6.03 m，煤層傾角2°～6°，煤體強度平均值為13.78 MPa。直接頂為砂質泥巖，灰色，巨厚層狀，含砂泥質結構，平均厚度為3.5 m，成份以黏土礦物為主，巖層強度38.72～60.53 MPa，強度平均值為55.52 MPa。老頂為細粒砂巖，淺灰色，巨厚層狀，細粒砂狀結構，成分以石英為主，長石頭次之，平均厚度為5.51m，巖層強度在92.73～107.92 MPa，強度平均值為98.01 MPa。老頂上方有平均厚度8.7 m 的泥巖，和平均厚度3.44 m 的細粒砂巖。最大水平主應力方向集中在N45，E-N51。

1.2 工作面采煤方法

2802 工作面采用傾斜長壁低位放頂煤一次采全高綜合機械化采煤方法，頂板管理為全部垮落法。

2 2802 進風巷補強支護方案

2.1 2802 進風巷原支護形式

進風巷采用矩形錨網支護，沿煤層底板布置。長度2 050 m，斷面5.4 m×3.8 m，凈斷面積20.52 m2，排距1 m。

頂板支護：每排等間距布置7 根錨桿，間距800 mm，兩肩角錨桿分距巷幫300 mm；錨索采用“3-2-3”形式布置，“3”即隔排錨桿架間巷中及兩側1 400 mm各布置1 根，“2”即隔排錨桿架間巷中兩側700 mm各布置1 根。

兩幫支護：每排每幫等間距布置5 根錨桿，間距800 mm，兩幫上、下部錨桿距頂底板均為300 mm。

2.2 2802 進風巷補強支護

2802 進風巷原巷頂板錨索支護強度不能夠滿足非對稱三維采動巖體與巷旁支護體相互作用過程中的支護要求，頂板運動過程中煤幫易出現片幫或大變形，影響留巷穩定。必須對頂板進行錨索補強支護。加固范圍為2802 切眼西幫至2802 停采線[1]。

2.2.1 沿巷道方向鋪設雙層菱形金屬網護頂

菱形金屬網尺寸為9 m×1 m，順巷雙排鋪設在在頂板靠近回采側幫2 000 mm 范圍內，通過16 號鉛絲將菱形金屬網與巷道原頂網進行孔孔相聯。

2.2.2 頂板錨索補強

錨索采用Φ22 mm、長度為8 300 mm，拉斷載荷為582 kN 的1×19 股結構、延伸率7%的鋼絞線，配套長×寬×厚=300 mm×300 mm×16 mm 的穹形多功能鋼板托板。采用一支MSK2335 和三支MSZ2360錨固劑錨固，錨索初始張拉至250 kN。

補強錨索為“2-0-2”相間布置，在巷中和靠近回采側幫500 mm 處各打設1 根錨索，排距2 000 mm、間距2 200 mm；每排打設2 根錨索。并且將補打的錨索鋼筋梯梁連接，鋼筋梯梁型號為Φ20-220-2400，錨索布置方式為“2-0-2”，與巷道原錨索形成“3-4-3”布置。

2.2.3 2802 進風巷切眼以西范圍加固

2802 工作面回采前，在進風巷切眼以西至2801切眼范圍內架設一梁四柱大板棚進行加固。

2.2.4 沿空留巷設備安裝

2802 進風巷在工作面生產期間為進風巷道。因此，混凝土制備輸送機組安裝在進風巷超前支護段以外，并隨著工作面的推進而前移。當工作面推進至超前支護段距離混凝土制備輸送機組不足10 m 時，使用單軌吊將機組往東搬運至距離超前支護段200～250 m 范圍的合適位置。安裝時機組距離進風巷南幫保持不少于1 m 的距離。

混凝土制備輸送機組東側50 m 范圍為建工材料和支護材料的存料區域，底板全部進行硬化。

在2802 進風巷超前支護段100 m 處安裝一臺激光器，用于校準柔模澆筑的直線度，激光方向與巷道中線平行。激光器距進風巷南幫2～3 m，避開進風巷超前支護的單體柱，回采期間根據巷道礦壓顯現情況及時進行校正，并隨著工作面的推進定期前移。

3 沿空留巷支護方案

3.1 巷旁支護

2802 進風巷沿空留巷采用柔?；炷翝仓w進行巷旁支護。柔模采用采用三維紡織結構柔性模板和對拉錨栓作為增強體，礦用高性能混凝土為基體的復合材料。

3.1.1 三維紡織結構柔性模板

采用陜西開拓建筑科技有限公司研制的煤礦用柔性模板，該模板由外部加筋纖維布和內部拉筋組成，為封閉的三維紡織結構，外形與支護體相同，是支護體的預成型體，其上設有自閉灌注口和固定裝置。柔模寬度1.5 m，高度根據2802 進風巷巷高情況進行定制，長度3 m，部分長度2 m 和4 m 作為備用。柔性模板結構示意圖，如圖2 所示。

圖2 柔性模板結構示意圖

3.1.2 混凝土

采用滿足自密實、早強、高強等要求的礦用高性能混凝土，混凝土強度等級不低于C40。

3.1.3 對拉錨栓

錨栓規格：桿體為25 號左旋無縱筋螺紋鋼筋，鋼號為500 號，桿體兩端都設有螺紋，螺紋規格為M24，采用滾壓加工工藝成型，螺紋長度不小于125 mm，桿體長度1 700 mm。

錨栓預緊力：墻體成型3 d 后，在留巷內通過扭矩扳手給錨栓施加300 N·m 的預緊扭矩。

3.1.4 防剪切加強鋼筋托梁

橫向鋼筋托梁：采用Φ16 mm 圓鋼雙面焊接而成，長2 000 mm、3 000 mm、4 000 mm，分別適應2 m、3 m、4 m 長的柔性模板，寬80 mm，雙拉筋，拉筋間距不大于300 mm。

縱向鋼筋托梁：采用Φ16 mm 圓鋼雙面焊接而成，長3 500 mm、寬80 mm，雙拉筋，拉筋間距不大于300 mm。

3.2 端頭頂板管理

1）支架掩護梁和尾梁升平。2802 工作面PW1 號和PW2 號支架型號為ZFG12000/25/42，該支架在3.8 m 采高情況下掩護梁和尾梁能夠升平。為了維護頂板完整性，防止頂板漏冒，支架支撐到位后，需要立即將掩護梁升起，確保掩護梁與頂板充分接觸，支護有效。

2）在排尾支架和189 號架前方鋪設雙層經緯金屬網，該金屬網伸入巷內不少于500 mm。金屬網采用8 號鐵絲編織而成，規格為9 m×1 m，鋪設長度覆蓋4 組排尾支架和相鄰的正規支架，金屬網長邊對接，上下兩層錯開500 mm，采用16 號鉛絲聯接，雙絲雙扣，孔孔相連。移架后金屬網落地兜矸。

3）排尾架堅持每刀上大板，其中一根大板靠巷道一端與進風巷原南幫平齊，大板使用鐵絲與頂網拴聯牢固。另一根大板根據頂板情況鋪設，頂板完好時可不鋪設該大板。

3.3 采空區擋矸圍護

待澆筑空間采用圓木點柱和單體柱進行圍護。具體維護辦法如下：

1）排尾架拉架后立即在柔模墻體前方南側緊靠支架排尾支架尾梁處打設一根圓木點柱，支在露出的頂網上，露出的大板下方打設一根單體柱進行擋矸維護。單體柱向老塘側方向傾斜角度控制在20°以內，柱頭距離進風巷原巷頂板南幫側不大于200 mm。如果單體柱擋矸效果良好，可減少或者取消圓木點柱。

2）在PW1 號支架后方露出的π 鋼梁端打設單體柱進行支護，防止待澆筑區域頂板下沉形成墜包。單體柱支設在柔模墻體以南不少于200 mm 處，防止占用支掛柔模的空間。

3）柔?；炷翂w澆筑完成后24 h 以后回撤支模單體柱，然后回收該模對應的擋矸維護的單體柱。單體柱回收以后嘗試回收圓木點柱，如果圓木點柱已經壓實則放棄回收。

4）為避免端尾老塘垮落擠占柔模澆筑空間，工作面生產期間，可根據現場頂板垮落情況，提前在PW1號～PW3 號架間打設Φ18.9×5 300 mm 錨索，配合8號槽鋼托板進行超前加固，托板尺寸如圖3 所示。

圖3 槽鋼托板示意圖（單位：mm）

4 結語

通過對漳村煤礦2802 工作面沿空留巷支護方案與施工工藝的研究，不僅更好地保障了2802 工作面沿空留巷施工工作的順利進行，而且也可為類似工況下的沿空留巷施工工作提供參考，達到了預期的研究目的。