煤巷切眼施工的支护方法研究

王慧龙

（山西焦煤汾西矿业宜兴煤业，山西 孝义 032300）

1 概况

1200工作面切眼在1200运输顺槽内以坐标（X:4097569.883, Y: 19559773.753）为中 90°方位沿2#煤层顶板开口施工，切眼施工长度中至中为204.35m，以坐标（X:4097569.883, Y:19559978.103）为中与1200材料顺槽贯通。

切眼开口采用综掘机截割、出渣，综掘机截割不到的地方采用风镐施工。施工15m以后，铺设一部40kW的刮板输送机配合出渣，施工30m后，更换为简易皮带配合综掘机出渣。切眼全断面分次施工，7.6m断面、6.5m断面均为先施工巷道左半部，掘进2m后进行顶板和左帮的支护，支护好后（留下钢带搭接处的锚杆眼），再对巷道右半部进行施工，同样掘进2m并完成所有支护。施工最小空顶距为0.2m，最大临时空顶距为2.2m。循环流程：割左半部、出煤、备料→临时支护→锚网索联合支护（左半部顶板和左帮）→割右半部、出煤、备料→临时支护→锚网索联合支护（右半部顶板和右帮）→出底煤→拉皮带→下一循环。

2 支护方案

2.1 7.6m断面的支护

（1）全断面均采用锚杆、圆钢钢带、金属网、锚索联合支护。顶板锚杆均选用Ф22×2200mm的螺纹钢锚杆（配用120×120×10mm的碟形托饼），每根锚杆配套使用MSK2355药卷1支、MSZ2355药卷1支。顶板锚杆间排距为800×1000mm。顶板钢带采用长度为4200mm和3400mm的圆钢钢带搭接一个眼。

（2）帮部锚杆采用Ф18×1800mm的圆钢锚杆，每根锚杆配套使用MSZ2355锚固剂1支。锚杆间排距为900×1000mm。锚杆距顶0.3m、距底0.6m。帮部钢带采用长度为2m的圆钢钢带，竖向布置。

（3）锚索采用Ф21.6×6500mm的钢绞线，每根锚索配套1支MSK2355的药卷、2支MSZ2355的药卷。锚索排距为2m，间距1.5m，花型布置，详见平面支护图。锚索配用300×300×12mm的平钢托盘。

（4）网片采用长×宽=12×1.1m的菱形金属网，裁剪搭接。网片搭接边均搭接不少于0.1m，采用16#铅丝对折扭结不少于3圈，联网距不大于0.2m。

2.2 6.5m断面的支护

（1）全断面均采用锚杆、圆钢钢带、金属网、锚索联合支护。顶板锚杆均选用Ф22×2200mm的螺纹钢锚杆（配用120×120×10mm的碟形托饼），每根锚杆配套使用MSK2355药卷1支、MSZ2355药卷1支。顶板锚杆间排距为850mm（900mm）×1000mm。顶板钢带采用长度为4500mm和2000mm的圆钢钢带搭接一个眼。

（2）帮部支护方式同7.5m断面一样。

（3）锚索采用Ф21.6×6500mm的钢绞线，每根锚索配套1支MSK2355的药卷、2支MSZ2355的药卷。锚索排距为2m，间距1.5m，花型布置。锚索配用300×300×12mm的平钢托盘。

（4）网片方式同7.5m断面一样。

（5）巷道临时支护采用2或1根DZ-2.8单体液压支柱配合长度不小于2m、宽度不小于200mm、厚度不小于100mm的棚板平行于巷道掘进方向使用。液压支柱支设于木板中心。

（6）顶板锚杆锚固力达到80kN以上，扭矩210N·m；帮部锚杆锚固力50kN以上，扭矩达到170N·m以上；顶板锚索预紧力不小于100kN（22MPa），锚固力不小于200kN(44MPa)。锚杆外露为露出螺母10～50mm，顶板锚索外露为露出锁具150～250mm。发现不合格的锚杆、锚索要及时进行补打或重打。

图1 7.6m断面临时支护平、剖面图（mm）

图2 6.5m断面临时支护平、剖面图（mm）

3 支护验算

3.1 锚杆支护

（1）锚杆直径

根据锚杆设计锚固力和自身承载能力设计锚杆直径，则有：

式中：

D-锚杆直径，mm；

f-锚杆抗拉强度，取490N/mm2；

Q-锚杆锚固力，取80kN。

对于顶锚杆，得

综合考虑安全等因素，取顶锚杆直径D=22mm，帮锚杆直径D=18mm。

（2）锚杆长度

根据汾西宜兴煤业有限公司支护方案初步设计，松动圈的实测结果可知，松动圈的厚度值Lp=0.5～1.3m，根据松动圈支护理论，应依据悬吊理论来确定锚杆参数。

锚杆长度计算公式：

根据现场实际情况，确定顶锚杆长度L=2.2m，帮部锚杆长度L=1.8m。

（3）锚杆间排距

根据悬吊理论，锚杆间、排距根据每根锚杆悬吊的岩石重量确定。通常锚杆按等排距排列，可得：

式中：

α-锚杆间排距，m；

K-安全系数，一般取1.5～2；

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Q-锚杆锚固力，帮锚杆取50kN，顶锚杆取80kN；

L-松动圈厚度，m；

λ-岩石容重，kN/m3。

对于帮锚杆，取K=1.8，则有

对于顶锚杆，取K=2，则有

根据以上验算并综合考虑到安全及施工方便等因素，取帮锚杆间距0.9m，顶锚杆间距0.85m、0.9m、0.8m，顶、帮锚杆排距均为1m。

3.2 锚索

锚索长度可按下式确定：

式中：

La-锚索长度，m；

La1-锚索外露长度，取为0.3m；

La2-锚索有效长度，m；

La3-锚索锚固长度，一般取为1～1.5m。

当坚硬顶板岩层高度小于3倍巷道高度时，锚索长度取决于坚硬岩石的位置，锚索锚固段要设计在稳定岩层内不小于1m，因此锚索的有效长度取

式中：

hi-稳定岩层下各层厚度，m；

i-稳定岩层下岩层层数。

根据地质柱状图，其直接顶下部到顶板深部稳定岩层的厚度约2.4m，因此La2=2.4m，同时锚索锚固段布置在直接顶稳定岩层中1.5m左右。则La=La1+La2+La3=0.3+2.4+1.5=4.2m,根据现场实际情况及煤岩综合柱状图，确定锚索长度6.5m。

1200运巷在切眼前后共计22.6m范围加强支护，即将巷道内锚索加密，均由原来每隔2m布置一对变为“三二三二型”布置，排距1m；切眼开口处每隔1m布置一根锚索，共施工8根。锚索仍采用Ф21.6×6500mm的钢绞线，每根锚索配套1支MSK2355的药卷、2支MSZ2355的药卷，配用300×300×12mm的平钢托盘。

4 结语

以汾西矿业集团公司宜兴煤业公司1200工作面施工切眼为例，详细介绍了巷道施工切眼及支护方法。实践证明此方法支护的大断面巷道，可以承受巷道顶板和两帮的压力，保证液压支架等设备的安装顺利。