煤矿顺槽掘进施工与变形量监测分析

梁继强

（大同市青磁窑煤矿，山西 大同 037007）

青磁窑煤矿5602 回风顺槽顶板主要为泥岩和页岩，节理裂隙发育，顺槽中部分布有断层，且含有季节性裂隙水，自稳能力差，容易产生变形失稳，甚至发生安全事故。结合实际情况，顺槽支护顶板采用锚杆、金属网、锚索联合支护方式，帮部采用锚杆、金属网联合支护，提高顺槽结构的稳定性，并布置测点进行变形量监测，分析确定支护效果。

1 概况

5602 回风顺槽沿煤层走向布置，与运输顺槽相距80 m，分为南北两段，先进行南段开挖支护，施工到切眼位置再进行北段施工。5602 回风顺槽东部为采空区，与回风顺槽相距150 m。5602 回风顺槽车场口东部50 m 为井底车场，距回风联络巷开口20 m。回风顺槽顶板为泥岩，厚度为0.6 m，直接顶板为砂质泥岩，厚度为0.9～1.2 m，底板为砂质页岩，厚度为3.1 m 左右。回风顺槽全长653 m，设计宽度3.6 m，高度3.0 m，巷道施工工期为4 个月。在巷道掘进施工过程中，先进行物探，基本探明前方的构造和水情，回风顺槽中部发育有F5 断层，水量小，主要为季节性裂隙水。

2 顺槽支护方案

5602 回风顺槽顶板支护采用方格网布置锚杆+金属网+锚索支护，左右两帮采用金属网+螺纹钢锚杆支护。

顶板锚索支护在巷道中心线两侧各布置一排，锚索选用Φ15.24 mm×7000 mm 钢绞线，锚固剂选用MS/K2340。锚索布置形式采用“2-1-2”，钻孔选用MQT-130 型风动锚杆钻机，锚孔深度为7 m。锚索与岩面垂直布置，外露长度小于350 mm，锚索预紧力为150 kN。锚杆应紧跟煤头支设，最大滞后距离不得超过5 m。

锚杆采用Φ22 mm×2500 mm 螺纹锚杆，锚固剂选用MS/K2340 树脂药卷。巷道顶锚杆和帮锚杆布置间排距为800 mm×800 mm，两帮最上一排锚杆距顶板距离为300 mm。锚杆外露长度不得超过50 mm，顶锚杆和帮锚杆锚固力分别不低于125 kN和100 kN。顶帮锚杆均选用MS/K2340 树脂药卷，每孔两根。锚杆安装时搅拌时间不少于45 s，搅拌完成后90～18 s，安装托板，拧紧螺母。

金属网采用Φ 6 mm 盘条制作，网片尺寸为2000 mm× 1000 mm，金属网搭接不少于100 mm。金属网使用12 号铁丝绑扎，绑扎间距为200 mm，拧紧圈数为3 圈以上。顺槽支护结构如图1。

图1 顺槽工作面支护结构设计图

3 顺槽变形量监测分析

为了确定5602 回风顺槽的支护效果，在左帮、右帮和顶板布置测点，进行周边收敛位移量监测。经过17 d 的观测，巷道收敛变形基本趋于稳定，收集数据绘制累积收敛变形变化曲线和收敛变形变化速率变化曲线，如图2、图3。

分析图2 和图3 曲线变化情况可知，巷道支护前期收敛变形量较大，变化速率也较快，后期收敛变形较小，收敛速率明显变小，总体变形趋于稳定。左帮、右帮和顶板的收敛变化规律基本一致，均在观测17 d 后达到了稳定状态。结合监测数据，巷道最大收敛速率达到0.025 m/d，出现在右帮，左帮和顶板最大收敛变形速率分别为0.02 m/d和0.018 m/d。在17 d 的观测过程中，没有发现巷道出现开裂、剥落等现象，说明采用的支护结构可以满足顺槽支护的要求，支护后巷道结构稳定。

图2 巷道累积收敛变化曲线

图3 巷道收敛速率变化曲线

4 结语

（1）结合超前地质探测结果，探明开挖面前方地质情况，能够较好地控制开挖效果，巷道开挖后超欠挖少，成型稳定。

（2）合理支护后，分析变形量监测结果，得出左帮、右帮和顶板监测前期收敛变形量和变形速率均较大，而后期逐步趋于稳定，得出支护后巷道结构稳定，达到了设计要求。