8113 工作面大断面开切眼二次成巷支护技术

郝一楠

（大同煤矿集团有限责任公司马脊梁煤矿，山西 大同 037000）

我国目前的综采工作面大断面开切眼已逐渐成为常态，这给开切眼巷道的围岩稳定控制带来了一定的技术难题[1-2]。近年来，众多专家学者研究了大断面巷道成巷与支护技术，如锚索网架[3]、三高锚梁网索[4]、复合锚索架[5-6]等一系列大断面切眼支护技术。马脊梁矿8113 工作面采用低位综放开采方法，开切眼设计掘进宽度9.0 m，掘进高度3.6 m，本文以8113 工作面为工程背景，提出以二次成巷为核心的支护技术，为大断面、特大断面巷道或开切眼围岩稳定控制技术难题提供借鉴。

1 概况

8113 工作面北东方向和南东方向为盘区皮带巷、盘区辅助运输大巷、盘区回风巷及实煤体区域，北西方向为8111 工作面采空区，南西方向为实煤体区。该工作面所处单斜构造，局部发育小型凹陷，工作面平均埋深228 m，工作面开采煤层赋存稳定，煤层倾角在1°～4°之间，属近水平煤层，煤层厚度在6.23～8.39 m 之间，平均厚度6.86 m，纯煤厚度在6.10 m 左右，煤层结构复杂，含1～4 层夹矸，平均含2 层夹矸，夹矸以泥岩为主。

8113 工作面走向长2188 m，倾斜长239.4 m，采用低位综放开采方法。采煤机型号MG650/1630（1510）-WD， 液 压 支 架 型 号ZF13000/25/38，长8300 mm， 宽1660 mm， 刮 板 输 送 机 型 号SGZ1000/1710。8113 工作面的煤层直接顶为0.50～2.38 m（平均1.4 m）厚的炭泥岩，灰黑色，滑面，胶结致密；基本顶为0～11.5 m（平均3.1 m）厚的高岭泥岩，黑灰色，性脆，含植物化石碎片；直接底为1.2～8.83 m（平均3.76 m）厚的砂质泥岩，灰黑色，平坦状断口，含少量植物化石碎片；基本底为1.60～19.7 m（平均7.24 m）厚的粗砂岩，灰白色，厚层状，以石英为主，泥质胶结。

2 大断面开切眼二次成巷支护技术

依据工作面生产地质条件、设备尺寸要求，8113工作面开切眼设计掘进宽度9.0 m，掘进高度3.6 m。由于开切眼尺寸较大，一次成巷时的支护很困难，因此，提出了大断面开切眼二次成巷支护技术。

（1）初次成巷支护

8113 工作面初次成巷尺寸：掘进宽度5.4 m，掘进高度3.6 m。支护参数如下：

① 顶板“锚索梁柱网带”初次成巷支护技术。采用“组合锚杆索+锚梁+单体液压支柱铰接顶梁+金属网”联合支护技术，具体支护参数如图1、图2。

组合锚杆索促使顶板岩层形成整体承载结构，提高顶板岩层稳定性。组合锚杆索支护采用锚杆、锚索配套W 钢带形成组合支护，其中，锚杆采用规格L2400 mm×Φ20 mm 的螺纹钢高强锚杆，间排距计两种，分别为800 mm×1800 mm、1600 mm×1800 mm，配套使用规格110 mm×110 mm×10 mm 的蝶形垫进行预紧，预紧扭矩不低于300 N·m；锚索采用规格L8000 mm×Φ21.8 mm 的钢绞线，间排距1600 mm×900 mm，配套使用规格250 mm×250 mm×16 mm 的蝶形垫进行预紧，预紧力不低于40 MPa；锚杆、锚索采用W 钢带连接，W 钢带规格为5100 mm×280 mm×3 mm。

锚梁支护采用锚索和矿用工字钢，加大了锚固稳定范围。锚索规格、间排距和预紧力同组合锚杆索支护，配套使用规格150 mm×150 mm×10 mm的蝶形垫进行预紧，工字钢采用11#矿用工字钢，长度4000 mm。

单体液压支柱铰接顶梁可以提高支护结构稳定性和抗风险能力。采用DW-45 型，顶梁采用π 型梁，长度1200 mm，排距1800 mm。

金属网采用直径4 mm 的铁丝编织而成，网径规格100 mm×10 mm。

② 实煤体帮采用“锚杆+金属网+W 钢带”联合支护技术。锚杆采用规格L2000 mm×Φ18 mm的螺纹钢高强锚杆，间排距900 mm×900 mm，配套使用规格110 mm×110 mm×10 mm 的蝶形垫进行预紧，预紧扭矩不低于300 N·m；W 钢带规格为450 mm×220 mm×4 mm。

（2）二次扩巷支护

8113 工作面二次扩巷尺寸：扩巷宽度3.6 m，扩巷高度3.6 m。支护参数如下：

① 二次扩巷后，顶板采用“组合锚杆索+锚梁+金属网”支护。组合锚杆索和锚梁与一次成巷形成的顶板支护结构相互耦合，组合锚杆索距一次成巷巷帮200 mm 施工，与一次成巷锚杆间距离为500 mm，支护参数参照一次成巷。

② 扩巷回采帮临时支护采用“玻璃钢锚杆+塑料网”支护。锚杆采用规格L2000 mm×Φ20 mm的玻璃钢锚杆，间排距900 mm×900 mm，每排3 根，配套使用规格110 mm×110 mm×10 mm 的塑料垫进行预紧，预紧扭矩不低于100 N·m。

图1 开切眼支护断面图

图2 开切眼顶板支护平面图

3 控制效果分析

大断面开切眼二次成巷支护技术在8113 工作面进行了应用后，进行了为期3 个月的现场实地考察和巷道位移监测。结果显示，巷道变形在两个半月时趋于稳定，顶底板最大变形234 mm，实煤体帮最大变形约88 mm，回采帮最大变形约165 mm，这主要是回采帮采用玻璃钢锚杆，其支护效果相对较差。整体来看，8113 工作面开切眼变形可控，控制效果良好。

4 结论

8113 工作面开切眼为大断面巷道，为解决开切眼围岩控制技术难题，提出了特大断面开切眼二次成巷支护技术。初次成巷顶板采用“组合锚杆索+锚梁+单体液压支柱铰接顶梁+金属网”支护，实煤体帮采用“锚杆+金属网+W 钢带”支护技术，二次成巷顶板采用“组合锚杆索+锚梁+金属网”强化支护技术，扩巷回采帮采用“玻璃钢锚杆+塑料网”临时支护，现场工业性试验验证了支护技术与参数的合理性。