掘進工作面巷道支護優化技術實踐

孫圣明，辛龍泉，王 偉

（兗州煤業股份有限公司楊村煤礦，山東 濟寧 272118）

0 引 言

通過研究掘進巷道支護優化技術，對沿空、實體巷道不同區段、分類對特殊地點進行了加強支護，達到掘進、回采期間鼓底量和鼓幫量均控制在0.3 m 以內的目的，達到了回采期間無需擴幫、臥底的理想效果，確保了安全高效回采,提高了企業效益[1]。

1 工作面概況

331 工作面西北臨T301 工作面，東南臨301、303、305、307 工作面采空區，北臨礦井邊界保護煤柱（與楊莊煤礦），南臨313下工作面采空區。

直接頂板為深灰色，含粘土質，局部夾條紋、間夾植物化石片，具不清晰的單斜層理。直接底灰黑色，含粘土質，團塊狀構造，富含植物根部化石。直接頂板屬于中等穩定的2 類Ⅱ級頂板。工作面煤層頂、底板巖性見表1。

2 巷道支護優化

2.1 331 下巷

巷道類型為沿空

2.1.1 基礎支護

1）采用錨、網、梯、鋼帶、錨索支護。錨桿：頂板選用MSGLW-500 22/2200 左旋無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿；幫部選用MSGLD-500 20/2200 左旋等強螺紋鋼式樹脂錨桿，托盤采用120 mm×120 mm×10 mm 正方形碗狀鋼板托盤。

表1 工作面煤層頂、底板巖性表

2）金屬網：選用菱形金屬網，型號為LW 50/4-SZ。

3） 兩幫使用170 mm 寬皮帶梯或不小于φ12 mm 鋼筋梯。

4）鋼帶：頂板采用T 型鋼帶。

5）幫部錨桿間距為900 mm，排距為950 mm。頂板錨桿間距為800 mm，排距為950 mm。

6）錨索：選用 SKP18-1/1860×7 000 mm 鋼絞線錨索（錨索施工在鋼帶之間），錨索托盤采用不小于250 mm×250 mm×20 mm。煤＞15 m 時，在巷中施工1 排錨索，間距 2 850 mm；煤柱≤15 m 時，錨索按“三花”布置（1 根施工在巷中，另2 根施工在頂板兩端，間距3 400 mm），排距為2 850 mm，見圖1。

圖1 煤柱≤15m 時錨索“三花”布置圖

2.1.2 支護優化方案

1）沿空煤柱≤5 m、應力集中區、壓力顯現區段：①幫部使用170 mm 寬皮帶梯加不小于φ12 mm 鋼筋梯支護。②巷道兩幫錨桿使用MSGLD-500 20/2200 左旋等強螺紋鋼式樹脂錨桿，每孔使用MSCKb2350 型、MSCKb2370 型錨固劑各 1 卷。

2）斷層面及前后各10 m 范圍，老巷貫通點、巷道交岔點及前后各20 m 范圍：①幫部使用170 mm寬皮帶梯加不小于φ12 mm 鋼筋梯（皮帶梯貼巷幫，外加鋼筋梯）；②巷道兩幫使用MSGLD-500 20/2200 左旋等強螺紋鋼式樹脂錨桿，每孔使用MSCKb2350 型、MSCKb2370 型錨固劑各 1 卷。錨桿采用150 mm×150 mm×10 mm 托盤；③頂板、幫部錨桿間排距分別縮小為0.8 m×0.9 m 、0.9 m×0.9 m。頂板錨索排距縮小為1.8m，并根據頂板破碎情況增加頂板縱向鋼帶；④斷層面及前后各5 m 全斷面噴漿支護。老巷貫通點、巷道交岔點及前后各5m范圍沿空側頂板一半及沿空側巷幫噴漿支護；⑤以上措施無法滿足現場支護需求時，增加11 號錨索梁支護，梁距1.6 m。

2.2 331 上巷

巷道類型為實體。

2.2.1 基礎支護

1）采用錨、網、梯、鋼帶、錨索支護。錨桿：頂板選用MSGLW-500 22/2200 左旋無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿；幫部選用MSGLD-500 20/1800 左旋等強螺紋鋼式樹脂錨桿，托盤采用120 mm×120 mm×10 mm 正方形碗狀鋼板托盤。

2）金屬網：選用菱形金屬網，型號為LW 50/4-SZ。

3）兩幫使用170mm 皮帶梯或φ10 鋼筋梯支護。

4）鋼帶：頂板采用T 型鋼帶。

5）幫部錨桿間距為800 mm，排距為950 mm。頂板錨桿間距為800 mm，排距為950 mm。

6）錨索：選用 SKP18-1/1860×7 000 mm 鋼絞線錨索，錨索間距為2 850 mm。

2.2.2 支護優化方案

1）應力集中區、壓力顯現區段。幫部增加170 mm 寬皮帶梯加φ10 mm 鋼筋梯支護（皮帶梯貼巷幫，外敷鋼筋梯）。331 上巷與切眼三岔口處增加錨索梁支護，梁距1.9 m。

2）斷層面及前后各5 m 范圍，老巷貫通點、巷道交岔點前后各5 m 范圍。

3）幫部增加170 mm 寬皮帶梯加φ10 mm 鋼筋梯（皮帶梯貼巷幫，外加鋼筋梯）。

4）頂板、幫部錨桿間排距分別縮小為0.8 m×0.9 m 、0.8 m×0.9 m。頂板錨索排距縮小為1.8 m。

5） 巷道兩幫錨桿使用MSGLD-500 20/2200 左旋等強螺紋鋼式樹脂錨桿。

2.3 皮帶梯加工規范（見圖2）

圖2 皮帶梯加工規范示意圖

2.4 巷道支護說明牌板

施工單位在巷道加強支護處（距離底板1.5 m）,懸掛巷道支護說明牌板，明確責任人，加強責任追溯。

3 礦壓觀測

3.1 觀測研究目的

研究巷道礦壓顯現規律、上覆巖層運動的范圍及相應的運動參數，減少工作面回采期間巷道鼓幫、臥底量，進一步優化支護參數確保頂板安全和支護可靠。

3.2 實測內容

1）實測巷道兩幫、頂底板相對移近量、底鼓量。

2）錨桿、錨索測力計觀測值。

3）采用頂板離層儀觀測錨桿錨固區層位和錨固區以上巖層的離層情況，根據頂板巖層狀況變化信息，對巷道穩定狀況作出判斷，出現異常及時采取措施。

4）巷道兩幫煤壁的變形、破壞、片幫等宏觀礦壓顯現。

3.3 觀測方法與數據記錄

1）順槽收斂觀測。順槽收斂觀測采用“十字”布點法進行觀測，見圖4。在兩幫使用幫部錨桿鉆機打眼，深度0.6 m，安裝木錨桿制定測樁；頂板使用S鉤固定在頂板錨網支護上制定測樁，在底板制定測樁并加防護裝置，確保不被損壞。測樁制定好后刷紅漆標識。用測槍或測尺等工具量測數據AD 及BC間的數據并填入礦壓、圍巖觀測表。

圖3 順槽收斂“十字”布點示意圖

表2 順槽收斂觀測記錄表

2）頂板離層觀測。通過安裝頂板離層儀進行觀測頂板離層情況。在掘進到相應位置時安裝，按照規程規定進行安裝、觀測。

3）錨桿、錨索工作阻力觀測。通過在錨桿、錨索外端安裝的測力計來測取工作阻力。測力計每組測點安裝1 組，31 運順錨索測力計安裝1 個，錨桿測力計安裝2 個，兩幫各1 個；331 軌順錨索測力計安裝2 個，錨桿測力計安裝2 個，兩幫各1 個。安裝測力計的錨桿、錨索按規定要求達到預緊力，定期觀測數據，并將所得的數據填入礦壓觀測表。見表3。

表3 宏觀礦壓觀測記錄表

3.4 礦壓觀測分析

1）通過巷道收斂觀測及錨桿、錨索測力計觀測，確定巷道變形的變化規律，評價錨桿、錨索支護效果，巷道穩定性。

2）通過對頂板離層儀觀測數值的分析，評價頂板穩定情況，優化支護方案。

4 結 論

通過樹立為回采服務意識，掘進期間針對沿空、實體巷道開展支護優化，規劃、實施了1 條沿空（331 軌順）、1 條實體（331 運順）試驗巷道 850 m。針對現場具體情況，采取針對性加強支護措施。由于支護一次到位，沒有發生錨桿（錨索）崩斷的情況，杜絕了后期進行巷道修復或二次支護，間接提高了掘進效率。

試驗優化過程中充分利用礦壓數據不斷優化、完善、校正了優化方案，充分遵循從事實踐中來到實踐中去的思維，通過回采期間礦壓觀測分析，能夠滿足安全生產需要，回采期間鼓底、鼓幫量在0.3 m 以內,無需額外進行巷道維護，保證了回采進度。

331 支護優化技術實踐可為今后類似工作面優化支護提供技術借鑒[2]，為新集一礦的深部開采支護提供了可靠保證。