煤巷快速掘进锚网索联合支护技术应用

梁向军

(西山煤电集团马兰矿掘进四队，山西 太原 030200)

1 工程地质

某矿批准开采12煤，呈黑色、条痕褐黑色，暗淡或沥青光泽，沿层面丝炭富集部位呈丝绢光泽，参差及阶梯状断口，煤层的粘结性和结焦性均较差，煤的容重1.3 t/m3，煤硬度f=3～4，是良好的动力用煤、气化用煤[1]。工作面所采煤为不黏煤，水分平均为7.75%；灰分平均为9.83%；硫分平均为0.30%；挥发分为30.20%～36.54%，平均33.03%；为低灰、特低硫、中高发热量煤种[2]。

矿井南翼七采区工作面回风巷为综采工作面。直接顶厚度为0.52 m～2.05 m，主要为灰色，水平层理发育的，并且局部底部夹砂质的泥岩及泥岩的粉砂岩。老顶平均厚度为7.16 m，主要为灰白色，以石英及长石为主要成分的粗粒砂岩[3]。直接底平均厚度为3.64 m，主要为灰色，具斜层理，含碳屑及植物化石碎片的粉砂岩。伪顶为灰黑色，块状，滑面发育的泥岩。如表1所示，为工作面回风巷顶、底板特征表。

表1 工作面回风巷顶、底板特征表

2 煤巷快速掘进影响因素

由于该矿南翼七采区工作面回风巷使用综掘机掘进，速度明显提高，但根据现场工作人员反映，该矿原支护方式满足不了目前的掘进速度。必须要设计更适合的支护方案，分析可知，煤巷快速掘进影响因素有以下四点。

1) 南翼七采区工作面回风巷快速掘进破坏了周围围岩应力重新分布，加剧巷道围岩破坏。

2) 该矿原有支护方式布置不合理，锚杆间排距太大，托盘参数和锚杆、锚索不匹配。锚索预紧力大于锚杆的预紧力，但锚索进行张拉时，没有对锚杆进行二次紧固，从而影响了支护效果。

3) 地质条件因素影响。南翼七采区工作面回风巷掘进时煤层夹矸，顶底板岩性软弱，导致掘进过程中巷道底臌比较大。

4) 现在施工工序不完善，没有严格按照作业工程作业。导致掘进效率低。

3 锚网索支护技术设计

南翼七采区工作面回风巷为矩形断面，宽4 700 mm，高3 600 mm。工作面回风巷支护断面图，如第177页图1所示。其具体支护参数为。

1) 顶板锚杆

工作面回风巷锚杆间距850 mm，排距1 000 mm，巷道顶板每排打6根锚杆。

锚杆型号采用左旋螺纹钢高强锚杆，规格为Ф20 mm×2 400 mm，配150 mm×150 mm×10 mm高强拱形托盘和高强螺母，为配套产品。锚固参数：加长树脂锚固，钻孔直径≤28 mm，树脂锚固剂规格为K2335和Z2360各一卷；锚杆角度：两顶角处锚杆分别向外倾斜10°～15°，其他锚杆均垂直顶板布置[4]。辅助支护：顶板配以钢筋梯子梁和金属网作为辅助支护，梯子梁采用Ф14 mm的钢筋自行制作，长度为4 700 mm，两端封闭；金属网采用10#铅丝编制的经纬网或者菱形网，顶板金属网规格为4 700 mm×1 200 mm，网孔规格为50 mm×50 mm，相邻网搭接约200 mm，采用14#铁丝钮扣联结，孔孔相连，每扣铁丝至少拧3圈以上；锚杆锚固力：锚杆设计锚固力大于100 kN。

2) 两帮锚杆

两帮各4根锚杆，锚杆间距为1 000 mm，排距1 000 mm。使用规格为Ф20 mm×2 000 mm，配150 mm×150 mm×10 mm高强拱形托盘和高强螺母，左旋螺纹钢高强锚杆。含调心球垫和减摩垫圈，为配套产品；锚杆角度：顶角和底角处锚杆分别向顶、底倾斜10°～15°，其他锚杆均垂直两帮布置。锚固参数：钻孔直径≤28 mm，加长锚固，每孔两支树脂药卷，锚固剂规格为K2335和Z2360各一卷；辅助支护：两帮配以金属网作为辅助支护，金属网采用10#铅丝编制的经纬网或者菱形网，两帮金属网规格为3 600 mm×1 200 mm，网孔规格为50 mm×50 mm，相邻网搭接约200 mm，采用14#铁丝钮扣联结，孔孔相连，每扣铁丝至少拧3圈以上[5]。锚杆锚固力：锚杆设计锚固力大于100 kN；锚杆预紧力：锚杆预紧力矩不小于300 N·m，且不能大于500 N·m。

3) 顶板锚索

锚索规格：采用Ф17.8 mm，长5 300 mm的1×7股高强度低松弛钢绞线制锚索，其中锚索有效长度5 000 mm左右；锚索布置：锚索间距1 700 mm，一排2根，排距3 000 mm，紧跟掘进迎头施工。锚固参数：锚索采用3卷树脂锚固剂锚固，1支K2335，2支Z2360，理论锚固长度约为1 400 mm，在锚索锚固端1 400 mm处施加挡圈。锚索托盘：采用300 mm×300 mm×12 mm的高强球型托盘，并配有调心球垫；锚索锚固力：设计锚固力大于300 kN。锚索预紧力：锚索预紧力应≥200 kN。

4 围岩支护效果分析

4.1 测点和测站的布置

为了监测南翼七采区工作面回风巷采用煤巷快速掘进，用锚网索联合支护后围岩变形情况，在回风巷掘进150 m处布置了测站，监测巷道顶板下沉量和底臌量。

图1 工作面回风巷支护断面图

4.2 监测结果

工作面回风巷围岩变形曲线，如图2所示。巷道在掘进过程中围岩变形量逐渐增大，在掘进至工作面距离为250 m处巷道顶板下沉量稳定在230 mm左右，底臌量稳定在80 mm左右，工作面回风巷围岩顶板和底臌变形总变形量稳定在310 mm左右。表明锚网索支护方式能够满足工作面回风巷煤巷快速掘进，巷道围岩变形得到有效控制达到了预期的效果。

图2 工作面回风巷围岩变形曲线