8 m 灰岩直覆半煤岩巷锚网支护技术研究

李立社

（冀中能源邢矿集团 山西古县金谷煤业有限公司，山西 临汾 041000）

1 巷道布置情况

1.1 10904 工作面地质状况

金谷煤业10904 工作面煤层较稳定，煤层厚度在2.46～3.00 m，平均煤厚2.845 m，在断层附近煤层有压薄或增厚现象。9 号、10 号煤层中间带有1 层夹矸，矸厚0.93～1.36 m，平均厚度1.11 m。10904 工作面运输顺槽长度2 573 m，掘进方位均为0，巷道为矩形，规格为4.5 m×3 m（宽×高）。

10904 运输顺槽掘进工作面为一单斜构造，煤层倾角0°30′～8°30′。10904 掘进工作面在一采区北翼，工作面四周均未进行采掘活动，在工作面内未发现其他地质构造。地质钻孔ZK502 在10904 工作面内，距工作面运输顺槽最近距离36.8 m，经实际调查ZK502 孔口封闭完好。

1.2 10904 掘进工作面工程难点

（1） 由于巷道较长，达到2 500 m，导致巷道经历的时间漫长。巷道的变形速度相对稳定时，时间越长，巷道累计变形量越大。

（2） 根据以往经验，巷道可能会遇到地质构造较多，必要巷道地段应考虑架棚和注浆加固。

（3） 由于煤层埋藏较浅，尤其是雨季，巷道水文地质复杂，涌水量大，对锚固的时效性挑战较大。

2 10904 工作面支护方案及参数

2.1 支护方案分类原则

（1） 根据10904 工作面地质条件分析，排距具备0.8~2.0 m 的应用前提。

（2） 10904 运输顺槽为一次采动巷道，在距10904 工作面切眼附近200 m 左右的区域，可对支护进一步优化。

（3） 对于淋水、断层、陷落柱等特殊区域应采用架棚或联合支护方式。

2.2 大排距支护方案及参数

在巷道顶板灰岩直覆段整层厚度1.2 m 以上的区域，地质构造赋存稳定，分层厚度在1.5 m 以下；9+10 号煤层以及夹矸厚度总和在3.5 m 以内；无淋水。

巷道顶板的支护采用MSGLW-335/M20-18×1 800 mm 高强锚杆，顶板4 根，顶锚杆间排距1 400×1 400 mm；两帮各1 根，上下交错布置，上部在顶帮交界处，下部在夹矸部分上边界，锚杆排距为1 400 mm。顶板两角锚杆外扎15°~20°，中间锚杆垂直顶板施工。两帮锚杆、顶锚杆和底锚杆分别上扎下扎20°。顶托盘规格为140 mm×140 mm×8 mm 碟形托盘；帮托盘规格为120 mm×100 mm×8 mm 碟形托盘。每根锚杆使用1 卷CK2335 和1 卷Z2350 锚固剂。先放入超快锚固剂（CK- 超快速，Z- 中速，23- 直径，23 mm，50-长度，50 cm）。预紧力矩大于250 N·m。

顶板使用2 片2 800 mm×1 500 mm 的4 mm 钢筋网进行护表，巷道为4 500 mm，多余部分折叠布置在巷道帮部。网孔100 mm×100 mm，使用过程中用钢带固定，且采用14 号铁丝按200 mm 有效连网。网片排与排间搭接100 mm，同一排2 网片搭接200 mm。

采用H 型钢带，顶钢带长4 700 mm，帮钢带长1 700 mm，H 型钢带垂直巷道轴向布置。顶帮钢带搭接200 mm。

2.3 小排距支护方案及参数

在淋水或巷道出现裂隙区域，顶板采用锚杆+锚索联合支护。帮部全锚杆支护，采用4 根锚杆。顶板及两帮支护采用MSGLW- 335/M20-18×1 800 mm 高强锚杆，顶板4 根，顶锚杆间排距1 400 mm×1 200 mm；两帮各3 根，锚杆间排距1 200 mm×1 200 mm。顶板两角锚杆外扎15° ~ 20°，中间锚杆垂直顶板施工。两帮锚杆，顶锚杆和底锚杆分别上扎下扎20°。顶托盘规格为140 mm×140 mm×8 mm 碟形托盘；帮托盘规格为120 mm×100 mm×8 mm 碟形托盘。每根锚杆使用1 卷CK2335 和1 卷Z2350 锚固剂。先放入超快锚固剂，预紧力矩大于250 N·m。

顶板锚索支护每排布置2 根锚索，在顶板施工锚索，锚索形式为间排布置，每施工两排锚杆施工一组锚索，锚索交替布置。间排距2 000×2 400 mm，每排锚索布置在两排锚杆中间。锚索规格为φ22 mm×6 200 mm，SKP22－1/1860 高强度低松弛钢绞线。

采用H 型钢带，顶钢带长4 700 mm，帮钢带长3 000 mm；H 型钢带垂直巷道轴向布置。顶帮钢带搭接200 mm。

顶板使用两片2 500 mm×1 300 mm 的4 mm 钢筋网进行护表，两帮各用1 片3 000 mm×1 300 mm 的4 mm 钢筋网进行护表；网孔100 mm×100 mm，使用过程中用钢带固定，且采用14 号铁丝按200 mm 有效连网。网片排与排间搭接100 mm，同一排两网片搭接200 mm。

2.4 断层、构造带影响区域支护方案及参数

在构造地段，巷道掘进过程中“短支短掘”，即巷道一次最大允许掘进1 排。主要采用锚杆+锚索联合支护，必要时架棚支护甚至注浆加固。具体内容如下。

巷道顶板的支护采用MSGLW-335/M20-18×2 200 mm 高强锚杆，顶板5 根，顶锚杆间排距为1 000 mm×800 mm；两帮各3 根，锚杆排距为800 mm。

在顶板施工锚索，锚索形式为间排布置，每2排锚杆施工一组锚索，锚索交替布置。间排距为2 000 mm×1 600 mm，规格φ22 mm×6 200 mm，SKP22－1/1860 高强度低松弛钢绞线。采用H 型钢带，顶钢带长4 700 mm，帮钢带长3 000 mm；H型钢带垂直巷道轴向布置。顶帮钢带搭接200 mm。

支架采用12 号矿用工字钢，此区域巷道断面优先采用矩形断面。巷道断面宽度×中高为4.5 m×2.97 m。

3 巷道矿压监测方案

巷道表面收敛反映巷道表面位移的大小及巷道断面缩小程度，可以判断围岩的运动是否超过其安全最大允许值，是否影响巷道的正常使用。具体包括顶板下沉量及下沉速度、底鼓量及底鼓速度、两帮移近量及移近速度。

3.1 巷道围岩变形观测

（1） 测点布置一般采用十字布点法，如图1所示。

图1 表面位移测点布置示意Fig.1 Layout of surface displacement measurement points

（2） 测量方法。

按一定的时间间隔，分别测量AB、CD、AO、CO 各测点间的距离，即可计算出巷道顶底两帮的位移量和位移速度。

量测频度：成巷10 d 以内1 次/d，10 d 以后2~3 次/周，一个月后1~2 次/周。

3.2 巷道顶板离层观测

（1） 观测对象：9 号+10 号煤顺槽。

（2） 观测内容：顶板离层量。

（3） 观测目的：通过顶板离层仪监测顶板锚杆锚固范围内离层值变化趋势，进而得到顶板离层情况提供连续的直观信息显示，掌握巷道顶板离层及围岩移动量情况，能及早发现顶板失稳的征兆，对顶板的变化情况预报并处理，为安全生产提供保障。巷道两帮记录两帮移近量。

（4） 每隔50 m、巷道交叉口和地质构造处巷道中间布置顶板离层仪（深层点6 m，浅层点2 m，附顶板离层仪安装示意图），用顶板离层仪检测顶板离层。迎头工作面50 m 内，每天观测离层仪的位移值，迎头工作面50m 外每7 d 观测一次离层仪的位移值以及掘进巷道顶板压力显示情况，根据位移变化情况，针对性制定防范措施。顶板离层仪安装示意如图2 所示。

图2 顶板离层仪安装示意Fig.2 Installation of roof separation meter

（5） 离层等级划分见表1。

表1 离层等级划分Table 1 Separation grade division

（6） 两帮移近量小于400 mm，在不影响巷道使用的情况下，且锚杆检测锚固力不小于规程措施规定的，可暂不进行处理。当两帮移近量大于400 mm 且巷道净宽小于4.1 m 时，影响巷道使用或锚杆检测锚固力不合格、失效的，应及时进行扩掘整修，然后重新打设锚杆，并根据现场情况采取缩小锚杆间排距、加打帮锚杆、套U 钢等加强支护措施。

4 结 论

（1） 10904 工作面为北翼第一个工作面且采用沿空留巷方式布置，需要同时布置3 条顺槽，同时，北翼工作面走向达到2 500 m 长度，布置10904 工作面所需掘进工程量较大。对巷道支护强度进行合理的优化后，提高了掘进速度，避免出现采掘接替紧张的局面，对企业发展具有重大意义。

（2） 9+10 号煤巷道原锚杆支护排距1.2 m，每排11 根锚杆；支护优化后锚杆支护排距1.4 m，每排8 根锚杆，平均5.7 根/m，按锚杆成本40 元/套计算，每米可节省支护材料（11-5.7） ×40=212元，10904 顺槽设计长度2 573 m，可节约支护成本2 573×212=545 476 元，具有良好的经济效益。