掘进工作面巷道支护优化技术实践

孙圣明，辛龙泉，王 伟

（兖州煤业股份有限公司杨村煤矿，山东 济宁 272118）

0 引 言

通过研究掘进巷道支护优化技术，对沿空、实体巷道不同区段、分类对特殊地点进行了加强支护，达到掘进、回采期间鼓底量和鼓帮量均控制在0.3 m 以内的目的，达到了回采期间无需扩帮、卧底的理想效果，确保了安全高效回采,提高了企业效益[1]。

1 工作面概况

331 工作面西北临T301 工作面，东南临301、303、305、307 工作面采空区，北临矿井边界保护煤柱（与杨庄煤矿），南临313下工作面采空区。

直接顶板为深灰色，含粘土质，局部夹条纹、间夹植物化石片，具不清晰的单斜层理。直接底灰黑色，含粘土质，团块状构造，富含植物根部化石。直接顶板属于中等稳定的2 类Ⅱ级顶板。工作面煤层顶、底板岩性见表1。

2 巷道支护优化

2.1 331 下巷

巷道类型为沿空

2.1.1 基础支护

1）采用锚、网、梯、钢带、锚索支护。锚杆：顶板选用MSGLW-500 22/2200 左旋无纵肋螺纹钢式树脂锚杆；帮部选用MSGLD-500 20/2200 左旋等强螺纹钢式树脂锚杆，托盘采用120 mm×120 mm×10 mm 正方形碗状钢板托盘。

表1 工作面煤层顶、底板岩性表

2）金属网：选用菱形金属网，型号为LW 50/4-SZ。

3） 两帮使用170 mm 宽皮带梯或不小于φ12 mm 钢筋梯。

4）钢带：顶板采用T 型钢带。

5）帮部锚杆间距为900 mm，排距为950 mm。顶板锚杆间距为800 mm，排距为950 mm。

6）锚索：选用 SKP18-1/1860×7 000 mm 钢绞线锚索（锚索施工在钢带之间），锚索托盘采用不小于250 mm×250 mm×20 mm。煤＞15 m 时，在巷中施工1 排锚索，间距 2 850 mm；煤柱≤15 m 时，锚索按“三花”布置（1 根施工在巷中，另2 根施工在顶板两端，间距3 400 mm），排距为2 850 mm，见图1。

图1 煤柱≤15m 时锚索“三花”布置图

2.1.2 支护优化方案

1）沿空煤柱≤5 m、应力集中区、压力显现区段：①帮部使用170 mm 宽皮带梯加不小于φ12 mm 钢筋梯支护。②巷道两帮锚杆使用MSGLD-500 20/2200 左旋等强螺纹钢式树脂锚杆，每孔使用MSCKb2350 型、MSCKb2370 型锚固剂各 1 卷。

2）断层面及前后各10 m 范围，老巷贯通点、巷道交岔点及前后各20 m 范围：①帮部使用170 mm宽皮带梯加不小于φ12 mm 钢筋梯（皮带梯贴巷帮，外加钢筋梯）；②巷道两帮使用MSGLD-500 20/2200 左旋等强螺纹钢式树脂锚杆，每孔使用MSCKb2350 型、MSCKb2370 型锚固剂各 1 卷。锚杆采用150 mm×150 mm×10 mm 托盘；③顶板、帮部锚杆间排距分别缩小为0.8 m×0.9 m 、0.9 m×0.9 m。顶板锚索排距缩小为1.8m，并根据顶板破碎情况增加顶板纵向钢带；④断层面及前后各5 m 全断面喷浆支护。老巷贯通点、巷道交岔点及前后各5m范围沿空侧顶板一半及沿空侧巷帮喷浆支护；⑤以上措施无法满足现场支护需求时，增加11 号锚索梁支护，梁距1.6 m。

2.2 331 上巷

巷道类型为实体。

2.2.1 基础支护

1）采用锚、网、梯、钢带、锚索支护。锚杆：顶板选用MSGLW-500 22/2200 左旋无纵肋螺纹钢式树脂锚杆；帮部选用MSGLD-500 20/1800 左旋等强螺纹钢式树脂锚杆，托盘采用120 mm×120 mm×10 mm 正方形碗状钢板托盘。

2）金属网：选用菱形金属网，型号为LW 50/4-SZ。

3）两帮使用170mm 皮带梯或φ10 钢筋梯支护。

4）钢带：顶板采用T 型钢带。

5）帮部锚杆间距为800 mm，排距为950 mm。顶板锚杆间距为800 mm，排距为950 mm。

6）锚索：选用 SKP18-1/1860×7 000 mm 钢绞线锚索，锚索间距为2 850 mm。

2.2.2 支护优化方案

1）应力集中区、压力显现区段。帮部增加170 mm 宽皮带梯加φ10 mm 钢筋梯支护（皮带梯贴巷帮，外敷钢筋梯）。331 上巷与切眼三岔口处增加锚索梁支护，梁距1.9 m。

2）断层面及前后各5 m 范围，老巷贯通点、巷道交岔点前后各5 m 范围。

3）帮部增加170 mm 宽皮带梯加φ10 mm 钢筋梯（皮带梯贴巷帮，外加钢筋梯）。

4）顶板、帮部锚杆间排距分别缩小为0.8 m×0.9 m 、0.8 m×0.9 m。顶板锚索排距缩小为1.8 m。

5） 巷道两帮锚杆使用MSGLD-500 20/2200 左旋等强螺纹钢式树脂锚杆。

2.3 皮带梯加工规范（见图2）

图2 皮带梯加工规范示意图

2.4 巷道支护说明牌板

施工单位在巷道加强支护处（距离底板1.5 m）,悬挂巷道支护说明牌板，明确责任人，加强责任追溯。

3 矿压观测

3.1 观测研究目的

研究巷道矿压显现规律、上覆岩层运动的范围及相应的运动参数，减少工作面回采期间巷道鼓帮、卧底量，进一步优化支护参数确保顶板安全和支护可靠。

3.2 实测内容

1）实测巷道两帮、顶底板相对移近量、底鼓量。

2）锚杆、锚索测力计观测值。

3）采用顶板离层仪观测锚杆锚固区层位和锚固区以上岩层的离层情况，根据顶板岩层状况变化信息，对巷道稳定状况作出判断，出现异常及时采取措施。

4）巷道两帮煤壁的变形、破坏、片帮等宏观矿压显现。

3.3 观测方法与数据记录

1）顺槽收敛观测。顺槽收敛观测采用“十字”布点法进行观测，见图4。在两帮使用帮部锚杆钻机打眼，深度0.6 m，安装木锚杆制定测桩；顶板使用S钩固定在顶板锚网支护上制定测桩，在底板制定测桩并加防护装置，确保不被损坏。测桩制定好后刷红漆标识。用测枪或测尺等工具量测数据AD 及BC间的数据并填入矿压、围岩观测表。

图3 顺槽收敛“十字”布点示意图

表2 顺槽收敛观测记录表

2）顶板离层观测。通过安装顶板离层仪进行观测顶板离层情况。在掘进到相应位置时安装，按照规程规定进行安装、观测。

3）锚杆、锚索工作阻力观测。通过在锚杆、锚索外端安装的测力计来测取工作阻力。测力计每组测点安装1 组，31 运顺锚索测力计安装1 个，锚杆测力计安装2 个，两帮各1 个；331 轨顺锚索测力计安装2 个，锚杆测力计安装2 个，两帮各1 个。安装测力计的锚杆、锚索按规定要求达到预紧力，定期观测数据，并将所得的数据填入矿压观测表。见表3。

表3 宏观矿压观测记录表

3.4 矿压观测分析

1）通过巷道收敛观测及锚杆、锚索测力计观测，确定巷道变形的变化规律，评价锚杆、锚索支护效果，巷道稳定性。

2）通过对顶板离层仪观测数值的分析，评价顶板稳定情况，优化支护方案。

4 结 论

通过树立为回采服务意识，掘进期间针对沿空、实体巷道开展支护优化，规划、实施了1 条沿空（331 轨顺）、1 条实体（331 运顺）试验巷道 850 m。针对现场具体情况，采取针对性加强支护措施。由于支护一次到位，没有发生锚杆（锚索）崩断的情况，杜绝了后期进行巷道修复或二次支护，间接提高了掘进效率。

试验优化过程中充分利用矿压数据不断优化、完善、校正了优化方案，充分遵循从事实践中来到实践中去的思维，通过回采期间矿压观测分析，能够满足安全生产需要，回采期间鼓底、鼓帮量在0.3 m 以内,无需额外进行巷道维护，保证了回采进度。

331 支护优化技术实践可为今后类似工作面优化支护提供技术借鉴[2]，为新集一矿的深部开采支护提供了可靠保证。