大断面切眼二次掘进支护技术研究

高 星

（山西晋盂煤业（集团）有限公司，山西 盂县 045100）

1 概况

跃进矿三采区位于二采区的东南部，开采3煤层，煤层底板标高为+760～ +763m。井田总体为一地堑，地堑内为一倾向南南东-南东的单斜构造，倾角2～3°左右，地堑的西北部为高庙山正断层，东南部为高平正断层[1]。井田内无陷落柱，断层不发育。

三采区回采面的切眼掘进断面设计为矩形，巷宽6.7m，高2.6m，巷道断面积17.42m2，属于大断面巷道，分2次掘进成巷，掘进时沿3#煤层顶板掘进，顶板为岩性软弱的泥岩。

2 大断面切眼二次掘进支护方案

采用2次掘进成巷，分次支护。一切眼宽4200mm，二切眼宽2500mm，大断面切眼掘进二次支护锚杆、锚索布置图如图1所示。顶板为8根锚杆，锚杆间距900mm；两帮为3根锚杆，锚杆的间距为1000mm。为了保证支护的有效性，锚杆的排距为800mm。其具体支护参数见图1。

图1 大断面切眼二次掘进支护锚杆、锚索布置

2.1 一次掘进时的支护参数

（1）顶板锚杆。使用左旋螺纹钢高强锚杆，规格为Ф20×2400mm，采用配套的高强度螺母及托盘，规格为120×120×10mm。锚杆钻孔直径28mm，采用K2335和Z2360锚固剂。在巷道顶板采用金属网和钢筋梁加强支护，钢筋梁为自行加工，有效长度4200m[2]，金属网为型号4200×1100mm的菱形网，铁丝联结。安装锚杆的预应力不小于100kN，预紧力矩不小于300N·m。

（2）顶板锚索。采用Ф17.8mm，长7.3m的1×7股的高强锚索，间距1350mm，与锚杆交错布置，锚索一排布置2根，排距2.0m。两根锚索之间用16～20号槽钢连接成一个整体，且锚索向外倾斜一定角度；锚索用1支型号K2335、2支型号Z23603的树脂药卷进行锚固，匹配300×300×16mm的高强球型托盘，锚索预紧力≥200kN。锚固力大于300kN[3]。

（3）两帮锚杆。锚杆规格内侧型号为Ф20×2000mm玻璃钢高强锚杆，配套150×150×10mm高强拱形托盘和高强螺母。钻孔直径≤28mm，用K2335和Z2360各1支锚固剂，玻璃钢锚杆预紧力矩不小于60N·m，锚杆锚固力大于80kN。

2.2 二次掘进时的支护参数

（1）顶板锚杆。使用Ф20×2400mm左旋螺纹钢高强锚杆，杆体屈服强度不低于335MPa，极限强度不低于380MPa，杆尾螺纹规格M22，采用滚压加工工艺成型。采用配套的高强度螺母及托盘，规格为120×120×10mm。采用K2335和Z2360锚固剂。顶板配以金属网与钢筋梯子梁来进行辅助支护，钢筋梁为自行加工，有效长度4200m[4]；巷道顶板金属网型号2600×1100mm的菱形网，铁丝联结，相邻之间网搭接大约100mm。施工时锚杆预紧力矩要确保不小于300N·m，且不能大于500N·m。

（2）顶板锚索。采用Ф17.8mm，长7.3m的1×7股的高强锚索，锚索的有效长度为7.1m左右，一排一根，距离巷道中部锚索1350mm，与锚杆交错布置，排距2000mm，锚索必须紧跟迎头施工；施工时候锚索用1支型号K2335，2支型号Z23603树脂药卷来进行锚固剂锚固，药卷理论锚固长度是1.5m,在锚索锚固端1.4m处加挡圈，锚索托盘匹配300×300×16mm的高强球型托盘[5]，施工时候锚索预紧力应≥200kN，锚索张拉后要对锚杆进行二次紧固。

（3）外帮锚杆。煤柱侧采用规格为Ф20×2000mm的高强玻璃钢锚杆，锚杆托盘采用尺寸不小于120×120×10mm的配套托盘；锚杆钻孔直径28mm，K2335和Z2360锚固剂各1卷；网片规格：外侧帮配以塑料拉伸网作为辅助支护，塑料网规格为2600×1100mm，网孔规格为40×40mm，沿巷道轴向相邻网搭接约100mm，采用16#铁丝钮扣联结，孔孔相连，每扣铁丝至少拧3圈以上。

锚索支护施工完成后，应采用单体支柱对顶板加强支护。单体支柱设置一排，排距2000mm，设置在大断面切眼正中间。

3 监测结果及分析

为了检验大断面切眼二次掘进支护效果，在大断面切眼掘进200m处布置1个观测点，间隔100m布置第2个监测点，监测巷道围岩变形位移变化情况。图2为大断面切眼巷道围岩位移量图。

由图2可以看出，测点1和测点2总体变化趋于基本一致。测点1两帮移近量最大为210mm，测点2两帮移近量最大为220mm，测点1顶底板移近量最大为170mm，测点2顶底板移近量最大为160mm。两测点数据表明大断面切眼在掘进支护后，围岩变形在40d左右基本趋于稳定，大断面二次掘进支护方案有效控制了切眼掘进时围岩变形，能够保证安全生产。

图2 大断面切眼巷道围岩位移量