交叉组合索棚支护在掘进巷道破碎顶板中应用

2019-07-15董艳超

山东煤炭科技 2019年6期

董艳超

（潞安集团司马煤业公司，山西长治 047105）

1 概述

潞安集团司马煤业公司1211运巷位于井田二采区，巷道为北部，东部为未采区，西部为井田边界，南部为二采区1210工作面。1211运巷设计长度为1588m，巷道断面规格为宽×高=4.2×3.6m。施工巷道沿3#煤层底板掘进，3#煤层平均厚度为7.0m，巷道掘进期间预留顶煤厚度为3.4m。3#煤层无伪顶，直接顶主要以泥岩及粗粒砂岩混合岩层为主，岩层厚度如表1所示，基本顶主要以细粒砂岩为主，平均厚度为7.95m。

地测资料显示，1211运巷在454～514m范围内预计揭露7条断层，其中断层最大落差为1.1m，最小落差为0.4m。受断层群影响，巷道掘进至450m处时顶板出现破碎现象，至460m处时滞后工作面5～10m范围内顶板出现局部冒顶、下沉现象，最大下沉量达0.39m，且随着延伸，顶板下沉量逐渐增大，并伴随着顶板断裂、支护失效现象。决定对原支护设计进行优化，采用交叉组合索棚进行加强支护。

表1 煤层顶底板情况

2 原破碎顶板支护设计及问题分析

2.1 原巷道顶板支护设计

1211运巷前期过断层群破碎区域，顶板采用锚杆、钢带以及密集锚索吊棚进行联合维护。

2.1.1 锚杆、钢带支护

（1）顶板锚杆：顶板锚杆采用长度为2.5m、直径为22mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，每排布置5根，锚杆间距×排距=0.9×1.0m，每根锚杆采用两支锚固剂与顶板岩体进行锚固。

（2）顶板钢带：顶板钢带采用规格为长×宽=4.0m×0.25m“W”型钢带，每根钢带配套5根锚杆，钢带排距为1.0m。

2.1.2 锚索吊棚支护

（1）锚索吊棚主要由1根长度为4.0m，11#工字钢梁以及3根长度为5.0m预应力钢绞线组成，钢梁上焊制3个直径为30mm圆孔，圆孔间距为1.8m。

（2）锚索吊棚垂直巷道布置，1211运巷从450m处开始施工锚索吊棚，吊棚间距为1.0m，每架锚索吊棚采用锚索、锁具将其与破碎顶板预紧，不接顶处采用木板、水泥背板进行背牢。

2.2 原支护设计问题分析

（1）支护成本高，劳动强度大。由于受断层群影响，1211运巷从450m处顶板出现破碎现象，破碎长度达60m。采用单一锚索吊棚进行加强支护时需施工60架锚索吊棚，而每架锚索吊棚成本费用为520元，共计需3.12万元成本费用。同时锚索吊棚重量为21kg/m，每架锚索吊棚需5名人员配合施工，每天仅可施工4架，劳动强度大。

（2）切顶破坏严重。由于锚索吊棚支护断面小，属于线性支护形式，而且钢棚柔性相对较低，在顶板压力加大时，锚索吊棚对破碎顶板柔性支护效果相对较差，对顶板产生刚性切顶破坏。通过对1211运巷现场观察发现，受锚索吊棚切顶破坏作用，两架钢棚之间破碎顶板出现下沉、网兜现象，背板断裂严重。