新元煤矿9号煤一次使用顺槽巷道支护优化

郝来宝

（山西新元煤炭有限责任公司，山西寿阳 045499）

新元煤矿9号煤一次使用顺槽巷道支护优化

郝来宝

（山西新元煤炭有限责任公司，山西寿阳 045499）

以新元煤矿9105工作面进风巷为研究对象，深入调研类似巷道地质资料、围岩条件和围岩变形，分析了新元煤矿现有锚杆支护存在的问题，确定采用高预应力高强锚杆支护系统替代原先的顶板全锚索支护系统。实践证明采用新的支护方式和参数不但提高了巷道的安全性和掘进速度，而且节约了巷道支护的材料成本。

锚杆支护；高预应力；支护优化；节支降耗

2015 年开始新元煤矿采取多种措施节支降耗，其中优化巷道支护方式和参数是降低巷道支护成本的一项重大举措。

1 工程概况

新元煤矿9号煤层埋深在600 m以上，厚度3.06 m~4.07 m，平均3.40 m，倾角1°~5°，平均2°。伪顶为0.7 m厚炭质泥岩，直接顶为2.3m厚砂质泥岩，老顶为8.8 m厚砂质泥岩，直接底板为2.3 m的砂质泥岩，老底为3.1 m中砂岩，地质柱状图如表1所示。9105工作面顺槽巷道南北走向，北面是9号煤集中大巷，东面是9104工作面，未布置，巷道布置见图1，图中从东向西依次布置有9104进风顺槽、9105进风顺槽、9105高抽巷、9105内错瓦斯尾巷、9105回风巷和9106进风巷。其中9104进风顺槽和9105进风顺槽两条巷道之间的煤柱宽度为20m。

2 9105进风巷原支护

9105 进风巷顶部支护形式为：W钢带、金属网、锚杆、锚索联合支护，第一排采用2、4、6眼布置φ21.6mm×10 300mm锚索，第二排采用1、3、5、7眼布置φ21.6mm×10 300mm锚索，其他眼位布置锚杆。帮部支护形式为：钢筋钢带、金属网、锚杆联合支护，每排每帮布置4根帮锚杆，间距900 mm，排距900mm。帮部打帮锚索加强支护，帮锚索采用φ17.8mm×4 200mm锚索，槽钢方向与巷道方向一致。9105进风巷各种材料的规格为：顶板W钢带是7孔钢带，型号为5 200mm×220 mm×4 mm，顶锚索型号为φ21.6mm×10 300 mm，帮锚索型号为φ17.8 mm×4 200 mm，顶帮锚杆均是左旋无纵筋螺纹钢锚杆，钢号为BHRB335，型号为φ20 mm× 2 400mm，帮部钢筋钢带采用φ12 mm钢筋焊接而成，规格为80 mm×3 000 mm，帮部锚索托梁为14号b型槽钢托梁，长2 000mm，顶板金属网规格为5 600mm×1 100 mm，巷帮金属网规格为3 200 mm×1 100 mm。9105进风巷原支护示意图见图2。

表1 9号煤地质岩性表

图1 9105工作面布置图

图2 9105进风巷原支护示意图

3 原支护存在问题

9105 进风巷在支护方面存在不少问题，主要有：

1）依据的支护理论方法单一。新元煤矿巷道支护设计基本上依据悬吊理论和工程经验，认为必须要用锚索将巷道顶板悬吊在稳定的岩层上，导致顶板锚索较长（8 300 mm，9 300 mm，10 300 mm），造成了支护材料的浪费。

2）顶帮支护不协调。顶板支护强度偏大，巷帮支护强度偏低。

3）支护材料主材和构件不匹配。托板没有调心功能，在使用过程中易发生剪切作用；支护构件表面积小，预应力扩散效果差。

4）支护参数设计不合理。巷道顶板一般采用锚杆锚索同排布置，造成锚杆受力较小或不受力，实际是增加了支护系统的间排距，降低了支护效果；长锚索增加了施工难度，降低了支护效果。

9103 进风巷支护与9105进风巷支护相同，9103工作面已经回采完毕，从9103进风巷的巷道变形来看，虽然巷道支护存在诸多问题，但巷道在整个服务周期内没有发生大的变形，完全能够满足工作面的使用要求，说明原支护强度偏大，存在较大的优化空间。

4 优化支护设计

9105 进风巷断面尺寸为5 200 mm×3 500mm，结合试验点附近地质资料、类似巷道使用情况以及相关数值模拟，确定采用高预应力高强锚杆锚索支护系统支护巷道，杆体为屈服强度不低于500 MPa的高强锚杆，锚索为直径21.6 mm的强力锚索，高预应力高强锚杆支护的关键是预应力及其扩散，所以本次设计中顶板采用整体W钢带配合金属网护顶，巷帮采用W钢护板配合金属网护帮，具体设计参数为：锚杆直径22 mm，长度2 400 mm，顶帮锚杆均采用两支锚固剂进行锚固，一支规格为MSK2335，另一支规格为MSZ2360，整体W钢带的规格为BHW235/280/4-4800-6，锚索直径为21.6 mm，长度6 300 mm，采用一支MSK2335和两支MSZ2360进行锚固，金属网的规格为5 400 mm×1 100 mm；单体W钢护板的规格为300mm× 460 mm×4mm，帮锚索直径为17.8 mm，长度4 300 mm，帮金属网的规格为3 500 mm×1 100mm，具体布置如图3所示。

图3 9105进风巷优化支护示意图

5 技术经济效益分析

技术上9105进风巷在采用新支护后巷道变形量更小，掘进期间，顶板下沉量不超过20mm，两帮移近量控制在100 mm以内，回采工作面超前区域顶板下沉量控制在100 mm以内，两帮移近量小于300mm，完全满足工作面回采的需要，图4是井下实拍的支护效果图。

图4 9105进风巷井下支护效果图

经济上，9105进风巷采用原支护每米的材料成本为1 831.67元，优化支护后的材料成本为1 446.36元，节约385.31元/m，节约21.03%，两种支护方式的成本计算如表2和表3所示。

表2 9105进风巷高强锚杆支护材料成本计算表

表3 9105进风巷原支护材料成本计算表

在施工进度上，优化支护设计采用短锚索代替了原支护的长锚索，锚索施工时间大大缩短，锚杆排距从900 mm放大到1 000 mm，同样一天施工7排，掘进进尺多700mm。

6 结论

1）新元煤矿9号煤一次使用顺槽巷道原支护强度偏高，采用高预应力高强锚杆支护系统优化支护参数后能够满足巷道的安全正常使用。

2）合理优化支护参数后，锚杆间排距放大，加快了施工速度，降低了工人的劳动强度。

3）优化支护参数后，支护材料成本大大降低。

[1]康红普.煤巷锚杆支护理论与成套技术[M].北京:煤炭工业出版社,2007.

[2]王金华.我国煤巷锚杆支护技术的新发展[J].煤炭学报,2007,32(2):113-118.

[3]康红普,姜铁民,高富强.预应力在锚杆支护中的应用[J].煤炭学报,2007,32(7):680-685.

[4]康红普,姜铁民,高富强.预应力锚杆支护参数的设计[J].煤炭学报,2008,33(7):722-726.

[5]康红普,王金华,林健.高预应力强力支护系统及其在深部巷道中的应用[J].煤炭学报,2007,32(12):1233-1238.

（编辑：杨鹏）

Support Optim ization of One-time Gateway in No.9 Coal Seam in Xinyuan CoalM ine

HAO Laibao
(Xinyuan Coal Co.,Ltd.,Shouyang 045499,China)

Taking the intake alley in No.9105 working face of Xinyuan Coal Mine as the research object,the geological data,surrounding rock conditions,and deformation were investigated in depth.On the analysis of the problems of bolt support,the study determines to substitute the originalwhole-anchor support system with high prestressed high-strength bolting system.Practice has proved that the new supportmethods and parameters not only improve the safety of roadway and tunneling speed,but also reduce thematerialcostsof the roadway support.

boltsupport;high prestressing;supportoptimization;savingand reducing consumption

TD 353

A

1672-5050（2016）06-017-04

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.12.005

2016-09-28

郝来宝(1971-)，男，山西盂县人，大学本科，助理工程师，从事煤矿管理工作。