马道头煤业特大断面切眼二次成巷联合支护

丁 勇

（晋能控股煤业集团有限公司安全监管五人小组，山西 大同 037000）

随着科学技术的不断进步，煤炭开采理论与技术装备也得到了快速的更新换代。 根据国家能源政策和部署，煤矿生产逐渐向集约化、大型化发展，采煤工艺由原来以炮采为主的采煤工艺转变为以综采、综放为主的机械化、自动化、智能化采煤工艺，由此导致的是采掘装备尺寸的不断增大。相关资料显示，我国现有采煤机滚筒直径最大的已超过3 m，液压支架的长度最长的更是在8 m以上，为满足综采大装备安装需求，需要设计和施工尺寸更大的切眼巷道。 综采工作面特大断面切眼逐渐成为常态化，导致切眼巷道的围岩稳定控制也愈加困难[1-3]。为此，国内外专家学者研究并提出了锚索网架、三高锚梁网索、复合锚索架等大断面切眼支护技术[4-5]，推进大断面巷道支护理论和技术的发展进步。

马道头煤业8212 工作面采用综放开采工艺，切眼设计掘进宽度9.25 m，掘进高度3.75 m。 本文以马道头煤业8212 工作面为工程背景，采用一次成巷、二次扩巷的成巷技术，开发以“锚网+ 组合锚索+ 钢带+JW 钢带+ 单体支柱+π 型梁+ 喷浆”为核心的马道头煤业8212 工作面特大断面切眼二次成巷联合支护技术。

1 工程概况

马道头煤业8212 工作面开采5#煤层，位于+1 135 水平北二盘区，工作面标高+1 095～+1 115 m。工作面位于盘区大巷南翼，西侧为回采结束的8211 工作面，煤柱5 m，东侧为实煤区，南侧为挂里窑村庄保护煤柱。 工作面开采区域煤层赋存较稳定，总厚度为8.16～12.41 m，平均煤厚10.16 m，倾角2°～4°。 煤层直接顶为泥岩，厚度1.41～10.59 m，灰黑色，泥质结构，块状构造，裂隙不发育；老顶为中粗砂岩、 含砾粗砂岩，厚度11.9～18.64 m，灰白色，粗粒结构，块状构造，钙质胶结，裂隙不发育；直接底为泥岩，厚度4.11～4.51 m，黑色，泥质结构，块状构造裂隙较发育；老底中粗砂岩，厚度5.83～8.31 m，灰白色，中粗粒结构，块状构造，裂隙不发育。 马道头煤业8212 工作面走向可采长度600 m，倾斜长度258 m，采用综放开采工艺，采煤机选用EickhoffSL500 型，液压支架选用ZFl5 000/27.5/42 型，刮板输送机选用PF6/1142 型前部运输机及PF6/1342 型后部运输机。 工作面机采高度3.9 m，放顶高度6.26 m，采放比为1:1.6，采煤截深、放煤步距、循环进度均为800 mm。 为满足采面装备安装需求，8212 工作面切眼设计掘进宽度9.25 m，掘进高度3.75 m，如图1 所示。

图1 8212 工作面采掘平面

2 特大断面切眼二次成巷联合支护技术

依据马道头煤业8212 工作面生产地质条件、采掘装备安装以及设计，8212 工作面切眼掘进宽度9.25 m，掘进高度3.75 m。 由于8212 工作面切眼断面尺寸较大，采用一次成巷、二次扩巷的成巷技术，掘、扩断面如图2 所示；基于此提出了以“锚网+组合锚索+ 钢带+JW 钢带+ 单体支柱+π型梁+ 喷浆”为主的马道头煤业8212 工作面特大断面切眼二次成巷联合支护技术，具体支护技术参数下：

1）顶板锚杆：均采用φ22 mm×2 400 mm 左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距为800 mm×900 mm，锚固长度1 500 mm，扭矩均不低于330 N·m，锚杆施工角度如图2、图3 所示。

2）帮部锚杆：采空区侧采用φ20 mm×2 400 mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，锚固长度1 500 mm，采空区侧帮部锚杆间排距均为1 200 mm×900 mm，锚固长度1 500 mm，扭矩均不低于250 N·m，锚固力均不小于125 kN，锚杆屈服强度为400 MPa；采煤帮及扩刷帮采用φ27 mm×2 400 mm 玻璃钢锚杆，间排距1 200 mm×900 mm（采煤帮）、1 200 mm×900 mm（扩刷帮），锚杆施工角度如图2、图3 所示。

图2 切眼支护断面

图3 切眼支护顶板平面

3）钢带：规格为5 200 mm×250 mm×3 mm（采空区侧掘进使用）、3 600 mm×250 mm×3 mm（采煤侧扩刷使用），钢带排距为900 mm。

4）顶板金属网：采用6#金属网，网片规格为3 400 mm×1 100 mm（采空区侧掘进）、4 400 mm×1 100 mm（采煤侧扩刷），网格100 mm×100 mm，网片搭接长度不小于200 mm，并采用16#双股铁丝孔孔相连旋转三圈绑扎牢固。

5）帮部金属网：采空区侧采用6 mm 钢筋网，规格为3 400 mm×1 100 mm，网格100 mm×100 mm，网片搭接长度为200 mm，并采用16#双股铁丝孔孔相连旋转三圈绑扎牢固，采煤侧及扩刷帮网采用塑料网：规格为3 500 mm×1 200 mm。

6）顶板锚索：采用φ17.8 mm×8 300 mm 预应力钢绞线，间排距为1 800 mm×2 700 mm；组合锚索采用三孔锚索组，二二布置，锚索采用φ17.8 mm×8 300 mm 预应力钢绞线，锚索组间排距为3 200 mm×2 700 mm，锚索组托盘为：600 mm×600 mm×16 mm；每根锚索均采用1 卷MSK2360 和2 卷MSZ2360 树脂锚固剂，锚固长度2 100 mm，锚固力不低于225 kN，预紧力不低于180 kN；锚索托盘采用220 mm×200 mm×12 mm异形托盘。

7）单体支柱选用DW45-250/110X 型支柱，配套使用1.0 m π 型顶梁，排距1.2 m。

8）喷浆厚度为120 mm（采空区帮及顶板），强度为C25；铺底厚度为150 mm，强度为C30。

3 控制效果分析

特大断面切眼二次成巷联合支护技术在马道头煤业8212 工作面切眼进行了现场应用，技术应用后，进行了围岩位移移近监测和现场考察，得到了切眼围岩移近量曲线如图4 所示。 由图4 可知，8212 工作面切眼变形大概持续了4 个多月，顶底板最大移近量约198 mm，两帮最大移近量约144 mm，其中回采帮变形量约98 mm。 现场考察未发现马道头煤业8212 工作面切眼有大的变形，表明8212工作面切眼变形可控，控制效果良好。

图4 切眼围岩移近量曲线

4 结语

马道头煤业8212 工作面切眼掘进宽度9.25 m，掘进高度3.75 m，属于特大断面巷道。为解决切眼围岩控制技术难题，采用一次成巷、二次扩巷的成巷技术，开发以“锚网+ 组合锚索+ 钢带+JW 钢带+ 单体支柱+π 型梁+ 喷浆” 为核心的马道头煤业8212 工作面特大断面切眼二次成巷联合支护技术。8212 工作面切眼掘进后，围岩变形大概持续了4 个多月，其中，顶底板最大移近量约198 mm，两帮最大移近量约144 mm，8212 工作面切眼变形可控，表明了联合支护技术与参数的合理性。