307 盘区2712 巷反掘段掘进支护设计与应用

张志宇

（晋能控股煤业集团晋华宫矿，山西 大同 037016）

在煤矿开采过程中，需要掘进大量的巷道，围岩控制是保证安全生产的一大关键。为此，相关专家学者进行了研究和探索，已经成熟的控制理论有悬吊理论、组合梁理论、压缩拱理论以及围岩强度强化理论等，形成了以锚杆为核心的主动支护技术，以及以架棚为核心的被动支护技术。锚杆支护技术具有施工速度快、成本低、支护效果好等优点，目前已在我国得到广泛应用[1-7]。根据采掘规划，晋华宫矿邻近8714 工作面回采巷道2714 巷已掘（用于8712 工作面运输巷），为缩短工作面准备时间，计划在2712 巷设计反掘段300 m，巷道沿煤层顶板留底掘进。

1 工程概况

晋华宫矿307 盘区2712 巷服务于8712 工作面开采，为8712 工作面回采时准备、通风、行人等的需要。8712 工作面开采12-2#煤层，位于307 盘区东翼，南部为盘区巷，西为8714 面，东、北为实体煤。工作面开采煤层整体呈单斜构造，平均厚度6.01 m，平均倾角5°。工作面存在伪顶，平均厚度1.59 m，黑色，炭泥岩，水平层理；直接顶为细砂岩，平均厚度2.70 m，黑灰色，成分以石英、长石、云母为主，钙质胶结；基本顶为粗砂岩，平均厚度11.34 m，灰白色，成分以石英为主，钙质胶结，具斜节理，直接底含砾泥岩，平均厚度4.01 m，灰褐色，成分以石英为主。巷道布置平面图如图1。

图1 巷道布置平面图

2 2712 巷反掘段支护方案

2.1 巷道布置

（1）巷道布置

12-2#层307 盘区2712 巷反掘段巷道设计为矩形断面，宽×高=5.6 m×3.8 m，沿12-2#层煤层顶板留底的方式进行掘进。

（2）巷道开口施工

巷道开口采用一次成巷工艺，开口位置位于8712 边切到位处坐标为：X=4 447 578.726，Y=554 816.888。

2.2 巷道支护设计

2.2.1 巷道锁口支护方案

开口时，首先在8712 切巷到位处8.5 m 范围内施工锁口钢梁。开口前10 m，进行加强支护，增打三眼钢梁L=3.5 m，排距为2.2 m，钢梁均配套直径Ф18 mm、长度2.0 m 的树脂锚杆，锚索采用直径Ф21.8 mm、长度6.3 m 的钢绞线。具体参数参照永久支护设计。

2.2.2 巷道临时支护方案

（1）采用ZLJ-4 机载临时前探支护装置；（2）循环进尺1.0 m；（3）机载前探梁发生故障时，使用滑移前探梁进行临时支护，材料使用12#槽钢，前探梁梁长4.2 m，共7 根，2 根备用，放置在前后两组锚杆吊环上，工作面截割前后将滑移前探梁滑入空顶区用板皮与顶板刹紧；（4）严格执行敲帮问顶制度，用长柄工具找掉浮煤、活石、碎矸；（5）永久支护与工作面的最小空顶距离0.3 m，最大空顶距离1.4 m；（6）锚索滞后工作面最大距离为3.3 m；（7）两帮护帮网滞后工作面最大距离为5 m，最下排护帮锚杆滞后工作面最大距离为15 m。

巷道顶板临时支护平面示意图如图2。

图2 巷道顶板临时支护平面示意图

2.2.3 巷道永久支护方案

巷道顶板采用锚杆、锚索联合支护，采用直径18 mm、长度2.0 m 的树脂锚杆，间排距1.0 m×1.1 m，配套规格为5.3 m×0.1 m×Ф14 mm 钢筋梯，托盘采用规格为150 mm×150 mm×10 mm 蝶形托盘；护帮采用直径18 mm、长度2.0 m 的树脂锚杆，配套3300 mm×100 mm×Ф14 mm 钢筋梯，托盘采用规格为150 mm×150 mm×10 mm 蝶形托盘，排距1.1 m，并铺设金属网，金属网规格：3.7 m×1.7 m；锚索采用直径21.8 mm、长度6.3 m 的钢绞线，托盘采用规格为300 mm×300 mm×16 mm 蝶形托盘，排距3.3 m，间距2.5 m。锚杆锚固力不低于102 kN，锚杆螺母预紧力矩不低于180 N·m；锚索预紧力设计290 kN，锚索锚固力设计值大于370 kN。巷道永久支护断面图如图3。

图3 巷道永久支护断面示意图（mm）

3 控制效果分析

将提出的反掘段掘进支护方案应用于12-2#层2712 巷反掘巷道支护，监测掘巷后巷道围岩变形情况，如图4。由图可知，巷道在掘出110 d 后，围岩变形逐渐趋于稳定，巷道顶底板最大变形量为164 mm，两帮最大变形量为115 mm。同时，现场调研发现，巷道没有出现大的变形现象，仅在局部区域存在底鼓现象，整体看巷道围岩控制效果良好，表明了反掘段掘进支护方案的合理性和可靠性。

图4 巷道围岩变形曲线

4 结论

为缩短晋华宫矿307 盘区8712 工作面准备时间，设计2712 巷反掘段300 m。基于此，提出了2712巷反掘段支护方案，主要包括巷道布置和巷道支护设计两部分。其中巷道支护设计包括巷道锁口支护方案、巷道临时支护方案和巷道永久支护方案。将提出的2712 巷反掘段支护方案应用后，监测了试验巷道变形情况，试验巷道在掘出110 d 后，围岩变形逐渐趋于稳定，巷道顶底板最大变形量164 mm，两帮最大变形量为115 mm，整体控制效果良好。