張志宇

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)晉華宮礦，山西 大同 037016）

在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，需要掘進(jìn)大量的巷道，圍巖控制是保證安全生產(chǎn)的一大關(guān)鍵。為此，相關(guān)專(zhuān)家學(xué)者進(jìn)行了研究和探索，已經(jīng)成熟的控制理論有懸吊理論、組合梁理論、壓縮拱理論以及圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論等，形成了以錨桿為核心的主動(dòng)支護(hù)技術(shù)，以及以架棚為核心的被動(dòng)支護(hù)技術(shù)。錨桿支護(hù)技術(shù)具有施工速度快、成本低、支護(hù)效果好等優(yōu)點(diǎn)，目前已在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用[1-7]。根據(jù)采掘規(guī)劃，晉華宮礦鄰近8714 工作面回采巷道2714 巷已掘（用于8712 工作面運(yùn)輸巷），為縮短工作面準(zhǔn)備時(shí)間，計(jì)劃在2712 巷設(shè)計(jì)反掘段300 m，巷道沿煤層頂板留底掘進(jìn)。

1 工程概況

晉華宮礦307 盤(pán)區(qū)2712 巷服務(wù)于8712 工作面開(kāi)采，為8712 工作面回采時(shí)準(zhǔn)備、通風(fēng)、行人等的需要。8712 工作面開(kāi)采12-2#煤層，位于307 盤(pán)區(qū)東翼，南部為盤(pán)區(qū)巷，西為8714 面，東、北為實(shí)體煤。工作面開(kāi)采煤層整體呈單斜構(gòu)造，平均厚度6.01 m，平均傾角5°。工作面存在偽頂，平均厚度1.59 m，黑色，炭泥巖，水平層理；直接頂為細(xì)砂巖，平均厚度2.70 m，黑灰色，成分以石英、長(zhǎng)石、云母為主，鈣質(zhì)膠結(jié)；基本頂為粗砂巖，平均厚度11.34 m，灰白色，成分以石英為主，鈣質(zhì)膠結(jié)，具斜節(jié)理，直接底含礫泥巖，平均厚度4.01 m，灰褐色，成分以石英為主。巷道布置平面圖如圖1。

圖1 巷道布置平面圖

2 2712 巷反掘段支護(hù)方案

2.1 巷道布置

（1）巷道布置

12-2#層307 盤(pán)區(qū)2712 巷反掘段巷道設(shè)計(jì)為矩形斷面，寬×高=5.6 m×3.8 m，沿12-2#層煤層頂板留底的方式進(jìn)行掘進(jìn)。

（2）巷道開(kāi)口施工

巷道開(kāi)口采用一次成巷工藝，開(kāi)口位置位于8712 邊切到位處坐標(biāo)為：X=4 447 578.726，Y=554 816.888。

2.2 巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

2.2.1 巷道鎖口支護(hù)方案

開(kāi)口時(shí)，首先在8712 切巷到位處8.5 m 范圍內(nèi)施工鎖口鋼梁。開(kāi)口前10 m，進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，增打三眼鋼梁L=3.5 m，排距為2.2 m，鋼梁均配套直徑Ф18 mm、長(zhǎng)度2.0 m 的樹(shù)脂錨桿，錨索采用直徑Ф21.8 mm、長(zhǎng)度6.3 m 的鋼絞線。具體參數(shù)參照永久支護(hù)設(shè)計(jì)。

2.2.2 巷道臨時(shí)支護(hù)方案

（1）采用ZLJ-4 機(jī)載臨時(shí)前探支護(hù)裝置；（2）循環(huán)進(jìn)尺1.0 m；（3）機(jī)載前探梁發(fā)生故障時(shí)，使用滑移前探梁進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，材料使用12#槽鋼，前探梁梁長(zhǎng)4.2 m，共7 根，2 根備用，放置在前后兩組錨桿吊環(huán)上，工作面截割前后將滑移前探梁滑入空頂區(qū)用板皮與頂板剎緊；（4）嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問(wèn)頂制度，用長(zhǎng)柄工具找掉浮煤、活石、碎矸；（5）永久支護(hù)與工作面的最小空頂距離0.3 m，最大空頂距離1.4 m；（6）錨索滯后工作面最大距離為3.3 m；（7）兩幫護(hù)幫網(wǎng)滯后工作面最大距離為5 m，最下排護(hù)幫錨桿滯后工作面最大距離為15 m。

巷道頂板臨時(shí)支護(hù)平面示意圖如圖2。

圖2 巷道頂板臨時(shí)支護(hù)平面示意圖

2.2.3 巷道永久支護(hù)方案

巷道頂板采用錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)，采用直徑18 mm、長(zhǎng)度2.0 m 的樹(shù)脂錨桿，間排距1.0 m×1.1 m，配套規(guī)格為5.3 m×0.1 m×Ф14 mm 鋼筋梯，托盤(pán)采用規(guī)格為150 mm×150 mm×10 mm 蝶形托盤(pán)；護(hù)幫采用直徑18 mm、長(zhǎng)度2.0 m 的樹(shù)脂錨桿，配套3300 mm×100 mm×Ф14 mm 鋼筋梯，托盤(pán)采用規(guī)格為150 mm×150 mm×10 mm 蝶形托盤(pán)，排距1.1 m，并鋪設(shè)金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)規(guī)格：3.7 m×1.7 m；錨索采用直徑21.8 mm、長(zhǎng)度6.3 m 的鋼絞線，托盤(pán)采用規(guī)格為300 mm×300 mm×16 mm 蝶形托盤(pán)，排距3.3 m，間距2.5 m。錨桿錨固力不低于102 kN，錨桿螺母預(yù)緊力矩不低于180 N·m；錨索預(yù)緊力設(shè)計(jì)290 kN，錨索錨固力設(shè)計(jì)值大于370 kN。巷道永久支護(hù)斷面圖如圖3。

圖3 巷道永久支護(hù)斷面示意圖（mm）

3 控制效果分析

將提出的反掘段掘進(jìn)支護(hù)方案應(yīng)用于12-2#層2712 巷反掘巷道支護(hù)，監(jiān)測(cè)掘巷后巷道圍巖變形情況，如圖4。由圖可知，巷道在掘出110 d 后，圍巖變形逐漸趨于穩(wěn)定，巷道頂?shù)装遄畲笞冃瘟繛?64 mm，兩幫最大變形量為115 mm。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，巷道沒(méi)有出現(xiàn)大的變形現(xiàn)象，僅在局部區(qū)域存在底鼓現(xiàn)象，整體看巷道圍巖控制效果良好，表明了反掘段掘進(jìn)支護(hù)方案的合理性和可靠性。

圖4 巷道圍巖變形曲線

4 結(jié)論

為縮短晉華宮礦307 盤(pán)區(qū)8712 工作面準(zhǔn)備時(shí)間，設(shè)計(jì)2712 巷反掘段300 m?；诖?，提出了2712巷反掘段支護(hù)方案，主要包括巷道布置和巷道支護(hù)設(shè)計(jì)兩部分。其中巷道支護(hù)設(shè)計(jì)包括巷道鎖口支護(hù)方案、巷道臨時(shí)支護(hù)方案和巷道永久支護(hù)方案。將提出的2712 巷反掘段支護(hù)方案應(yīng)用后，監(jiān)測(cè)了試驗(yàn)巷道變形情況，試驗(yàn)巷道在掘出110 d 后，圍巖變形逐漸趨于穩(wěn)定，巷道頂?shù)装遄畲笞冃瘟?64 mm，兩幫最大變形量為115 mm，整體控制效果良好。