大柳煤矿公司综放工作面掘进支护控制技术

许强

摘 要：大柳煤矿公司由于主采煤层赋存的复杂性及不确定性因素影响，前三个工作面两道掘进期间及后期发生形变后支护体的总体状况较差，特别是巷道发生变形后，造成巷道失修严重影响安全使用、维护成本费用增加等问题，给企业的安全生产带来诸多困难；公司在以往支护的基础上通过不断的优化和完善，提出并采用顶部为锚杆+金属网+锚索支护、帮部为锚索+金属网支护的联合支护方案，从支护方式及参数、施工工艺、施工质量要求等方面进行了介绍，并对巷道施工后进行了矿压观测，实践表明：巷道顶帮部移近变形量均得到有效控制，该支护技术得到了很好的运用，此技术对于同条件下的巷道掘进具有借鉴价值。

关键词：煤巷；综放工作面掘进；松软破碎围岩控制；联合支护技术

总结大柳煤矿公司前三个工作面布置及推采动压对巷道的支护影响及后期变形情况，主要表现为：巷道顶板下沉，两帮部帮鼓、底鼓变形，支护体失效后造成被支护体失稳变形，严重巷道有效断面不足设计的52.1%，无法满足安全的行人、运输及通风要求，现有的巷道支护控制技术已不能满足安全的生产条件。

1 工程概况

大柳煤矿公司1404综放工作面为矿井西翼第四个工作面，东侧为1402综放工作面采空区，西侧为未采动区，工作面两道均采用梯形断面，梯形上宽4.3m，下宽5.0m，高度4.5m，进风顺槽设计全长2114m、回风顺槽设计全长2142m，该工作面主采煤4层，赋存区内煤厚3.0～6.46m，平均煤厚5.9m。煤4层伪顶主要为灰黑色碳质泥岩、油页岩，直接顶主要为深灰色、灰黑色泥岩，老顶主要为浅灰-灰色细砂、中砂岩，直接底主要为灰黑色油页岩、泥岩，页理较发育。岩石完整性差强度小，遇水泥化膨胀，极易发生底板鼓起。受井田地质构造影响，该工作面内存在已探明的逆断层df9（最大落差29m，延展长度270m）、df11（最大落差9m，延展长度150m）。

2 巷道支护及参数

综合考虑以往工作面掘进期间巷道变形对支护体的破坏状况，1404工作面两道（进风、回风）掘进考虑回采时皮带、轨道运输，设计巷道掘进时沿煤层顶板掘进，留1.5m左右煤皮，防止底鼓变形影响。巷道支护设计采用：顶部为锚杆+金属网+锚索支护，帮部为锚索+金属网支护的联合支护方式，共同达到加强顶帮部支护、控制其变形的目的。

设计顶板锚杆采用Φ22×2400mm高强度左旋螺纹钢锚杆、19股Φ21.8×7300mm钢绞线锚索、8号铁丝编制的菱形金属网，Φ6.5圆钢焊接“目”字形托梁，锚杆间排距为800mm×800mm、锚索间排距1400×800mm、“3-4-3”布置，靠近两角处锚索与垂直方向成20°夹角，以保证两角处均匀受力，其它均垂直顶板布置。

设计帮部锚索采用7股Φ17.8×3650mm钢绞线锚索、金属网及托梁与顶部相同，帮锚索间排距为800mm×800mm，帮部墙角锚索与水平成10°夹角布置，其它均垂直巷帮布置。

每根顶锚杆、帮锚索使用1支K2335树脂锚固剂和1支Z2335树脂锚固剂，每根顶锚索使用1支K2335树脂锚固剂和2支Z2335树脂锚固剂，锚杆与锚索间隔布置。

针对局部范围地质构造影响，巷道开挖后遇顶板破碎、围岩强度底、完成性差等不利地质条件时，及时对支护参数和支护方法进行调整，以加大支护密度，提高支护整体强度。

3 施工工艺

1404工作面两道采用EBZ-160型悬臂式掘进机正台阶分层施工并支护成巷，掘进机采用横向往复式截割。施工时，掘进机截割头由巷道中部前进左帮开口进刀，左右摆动，由下向上截割、刷帮，施工完成后后退掘进机，开始台阶上部支护，然后进行台阶下部施工（下分层与上分层施工方法相同）并进行支护。

生产工艺流程：①台阶上层：安全检查→掌握中线数据→试车→进刀割煤、出煤→安全检查（敲帮问顶）→铺网、压托梁→照中线打顶部锚杆、锚索并预紧；②台阶下层：安全检查→掌握中线数据→试车→进刀割煤、出煤→安全检查（敲帮问顶）→帮部铺网、压托梁→打帮锚锚索并預紧→施工质量及安全检查→下一循环。

4 施工质量要求

①巷道开挖后，顶板锚杆、锚索支护必须紧跟工作面，帮部支护必须紧跟掘进。

②锚杆抗拔力不小于100KN，扭矩不小于220N·m，顶锚索预紧力不小于240KN，帮锚索预紧力不小于120KN，锚杆、锚索间排距及角度、外露均控制在误差范围之内。

③每班对帮部锚索支护情况进行检查，发现有锚索松动或煤体松软等情况时，及时对锚杆进行二次紧固、对锚索二次进行张拉，保证被支护体的完整性及帮部支护的有效性。

5 支护效果

1404工作面两道从2017年2月底开始掘进，截止目前，两道各施工1400m左右，巷道每隔50m布置一个断面位移观测点，通过对两道掘进期间顶帮支护技术的实施应用及现场支护总体效果监测，除正常巷道的变形外，没有出现明显的失稳变形等现象，巷道顶板下沉量控制在49mm之内，两帮移近量平均为54mm，巷道变形得到有效控制。

6 结论

本技术在以往巷道掘进支护技术应用的基础上提出，并通过完善、优化，在1404工作面两道成功的应用，基本上解决了以前巷道施工后出现的顶板下沉、两帮部帮鼓变形等影响巷道安全使用要求，特别是帮部锚索支护，松动后及时对其进行张拉，实现了二次或多次复用的效果，大大降低了巷道维护成本，为巷道掘进期间及后期安全回采奠定了基础，本支护控制技术在同地质赋存条件的巷道施工具有借鉴价值。