郭 杲

（霍州煤電集團(tuán)辛置煤礦，山西 霍州 031400）

1 工作面概況

辛置煤礦2-208工作面位于310水平二采區(qū)，工作面標(biāo)高+276～ +306m。2-208工作面所采2#煤層，位于二疊系下統(tǒng)山西組上部，煤層厚度4.1m，煤層傾角平均5°，煤層穩(wěn)定可采，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含兩層夾矸，局部上層夾矸較厚，煤層賦存條件如表1所示。

2 巷道布置及施工

2-208切巷施工位置位于310二采區(qū)皮帶巷13#導(dǎo)線點(diǎn)后1m右手幫（閉墻往外5m），以281°49′方位角沿煤層掘進(jìn)170m到設(shè)計(jì)位置，與二采區(qū)軌道巷貫通[1-2]。2-208工作面切巷采用先掘巷和后刷擴(kuò)的施工方法，大斷面施工二次成巷[3-4]。2-208工作面切巷布置平面圖如圖1所示。2-208工作面所掘巷道斷面規(guī)格及尺寸如表2所示。

表1 煤層賦存條件

圖1 2-208工作面切巷平面圖

表2 工作面所掘巷道斷面規(guī)格及尺寸表

巷道開口施工采用綜掘機(jī)施工，開口前5m采用人工攉渣直接上皮帶的方式出渣，5m后安裝一部溜子，35m后安裝一部簡(jiǎn)易皮帶形成綜掘系統(tǒng)。開口前5m內(nèi)及頂板破碎段循環(huán)進(jìn)度為0.8m，最大控頂距為1.2m，最小控頂距0.4m，5m后循環(huán)進(jìn)度為1.6m，最大控頂距為2.0m，最小控頂距0.4m。

3 巷道支護(hù)

3.1 巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1.1 錨桿設(shè)計(jì)

（1）錨桿長(zhǎng)度

式中：

L-錨桿總長(zhǎng)度，m；

N-圍巖影響系數(shù)，取N=1.0；

W-巷道跨度，4.2m；

則L=1.0×（1.5+4.2/10）=1.92m

選錨桿長(zhǎng)度為2400mm，滿足理論計(jì)算，符合設(shè)計(jì)要求。

（2）錨桿直徑

通過計(jì)算可知，選取錨桿直徑22mm。

（3）錨桿鉆孔直徑與樹脂藥卷直徑

根據(jù)“三徑”匹配要求，選取錨桿鉆孔直徑為30mm，樹脂藥卷直徑為23mm。

（4）錨固長(zhǎng)度

全長(zhǎng)錨固理論上要求錨固長(zhǎng)度為0.5～0.9倍的錨桿長(zhǎng)度，取0.55倍，則錨固長(zhǎng)度L錨=0.55×2.4m=1.32m。

實(shí)際錨固長(zhǎng)度：

式中：

L錨-樹脂錨固劑錨固長(zhǎng)度，mm；

L樹-樹脂藥卷長(zhǎng)度，mm；

R樹-樹脂藥卷半徑，mm；

R桿-錨桿半徑，mm；

R孔-鉆孔半徑，mm；

則：實(shí)際錨固長(zhǎng)度L錨=1882mm＞1320mm。

（5）校核錨桿的排、間距

每根錨桿所能懸吊的巖體重量：

G=rL2a2g

式中：

a-錨桿排、間距，mm；

L2-普氏免拱壓高度，m；

r-巖體容重，2.4×103kg/m3。

根據(jù)L2=B/2fr

式中：

B—巷道掘進(jìn)跨度，B=4.2m；

fr—頂板巖石普氏系數(shù)，fr=2.5。

計(jì)算得出：L2=4.2÷(2×2.5)=0.84m。

由a＜（Q/krL2g）1/2 ，錨桿的錨固力Q≥90kN，計(jì)算得出a＜1.06m；設(shè)計(jì)a=0.8m＜1.06m。

所取錨桿排間距800×800mm，錨桿間、排距設(shè)計(jì)參數(shù)能滿足要求。

3.1.2 錨索設(shè)計(jì)

（1）錨索長(zhǎng)度。根據(jù)錨索加強(qiáng)支護(hù)設(shè)計(jì)原理，錨索長(zhǎng)度取決于巷道頂板巖性、巖體結(jié)構(gòu)、巷道工程尺寸和堅(jiān)硬巖層位置，堅(jiān)硬頂板巖層，高度小于3倍巷道寬度時(shí)，錨索長(zhǎng)度取決于堅(jiān)硬巖層位置。錨索錨固段必須設(shè)計(jì)在堅(jiān)硬巖層內(nèi)1.5～2.0m。

式中：

L錨索—錨索長(zhǎng)度，m；

L外露—錨索外露長(zhǎng)度，一般取0.25m；

L有效—錨索有效長(zhǎng)度，取4.5m；

L錨固—錨索的錨固長(zhǎng)度，m。

式中：

K—錨固劑充實(shí)系數(shù)，取0.85（每孔1條CK2360和2條Z2388樹脂錨固劑）。

故：L錨索=L外露+L有效+L錨固=0.25+4.5+3.74=8.49m。所以，取8.5m錨索繩符合要求。

（2）錨索間排距根據(jù)錨桿失效時(shí)，錨索需承擔(dān)的有潛在垮落趨勢(shì)危巖載荷而確定。

① 巷道自然平衡拱高度b

式中：

a-巷道掘進(jìn)寬度之半，m；

fk-頂板巖石堅(jiān)固系數(shù)，fk=2.5。

② 巷道潛在冒落拱面積S

③ 每米巷道頂壓值Q

式中：

γk-頂板巖石的容重，2.4×103kg/m3。

④ 點(diǎn)錨索能承受的冒落危巖的長(zhǎng)度L

式中：

W-點(diǎn)錨索的極限錨固力，W=200kN；

n-安全系數(shù)，取1.2。

通過上述計(jì)算，2-208切巷取錨索排間距1600×1600mm（1200mm），符合要求。

3.2 永久支護(hù)

根據(jù)巷道圍巖性質(zhì)、310二采區(qū)礦壓觀測(cè)資料及支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，2-208切巷掘進(jìn)工作面采用錨網(wǎng)梁、錨索復(fù)合支護(hù)。巷道支護(hù)斷面圖如圖2所示，平面圖如圖3所示。

3.3 巷道支護(hù)效果

巷道支護(hù)，頂板監(jiān)測(cè)監(jiān)控主要采用人工監(jiān)測(cè)監(jiān)控，安裝型號(hào)為DLY-10機(jī)械式頂板離層儀，主要監(jiān)測(cè)錨固區(qū)內(nèi)外頂板離層情況。本工作面先掘部分巷道跨度B=4.2m≤5.0m，因此該巷道掘進(jìn)施工期間每隔50m安設(shè)一組頂板離層儀。

經(jīng)頂板監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，最大變形量為117mm，頂板沒有發(fā)生冒頂?shù)痊F(xiàn)象，基本能夠滿足巷道在回采期間的正常使用，巷道支護(hù)效果良好。

4 結(jié)論

（1）2-208工作面切巷采用先掘巷和后刷擴(kuò)的施工方法，大斷面施工二次成巷使巷道能夠快速掘進(jìn)。

（2）巷道支護(hù)采用“錨網(wǎng)梁+錨索”復(fù)合支護(hù)。頂板錨桿采用Φ22×2400mm的左旋高強(qiáng)螺紋鋼錨桿，配合W鋼帶，并采用Φ21.6×8500mm錨索加固；幫部采用Φ18×2000mm的左旋高強(qiáng)錨桿，配合桁架支護(hù)。高預(yù)緊力支護(hù)，較好地控制巷道圍巖變形。

圖2 巷道斷面圖

圖3 巷道平面圖