牛正杰，牛思迪

（1.晉能控股煤業(yè)集團(tuán)晉城公司，山西 晉城 048000；2.晉能控股煤業(yè)集團(tuán)盛泰煤礦，山西 高平 046700）

1 盛泰煤礦15201運(yùn)輸順槽概況

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)盛泰煤礦15201運(yùn)輸順槽位于二采區(qū)的中部，東部為實(shí)體煤層，西部20 m為準(zhǔn)備面15202回風(fēng)順槽。南面30 m為井田邊界，北部為西翼回風(fēng)大巷、膠帶大巷、軌道大巷。

15201運(yùn)輸順槽設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為2 580 m，巷道設(shè)計(jì)斷面規(guī)格為寬×高=4.2×3.2m，巷道掘進(jìn)煤層為15號(hào)煤層，工作面煤層厚度變化不大，無(wú)突變現(xiàn)象，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，局部褶曲現(xiàn)象比較明顯，但對(duì)整個(gè)工作面回采工作影響不大，含夾矸2層，單層厚0.02～0.1 m，煤層平均厚度為3.2 m，平均傾角為3.5°，巷道沿15號(hào)煤層底板掘進(jìn)，截止2021年3月12日巷道已掘進(jìn)1 200 m。

15201運(yùn)輸順槽掘進(jìn)至1180 m位于巷道東部27 m處揭露一條F9大斷層，斷層落差為21 m，傾角為64°，受該斷層影響巷道掘進(jìn)至1 180 m處時(shí)進(jìn)入大斷層應(yīng)力影響區(qū)，巷道在1 180~1 193 m段掘進(jìn)時(shí)構(gòu)造應(yīng)力影響相對(duì)較小，局部出現(xiàn)圍巖破碎現(xiàn)象，當(dāng)巷道掘進(jìn)1 195~1 200 m段時(shí)圍巖破碎嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在頂板下沉量大、兩幫收斂嚴(yán)重，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，在該區(qū)域頂板下沉量達(dá)0.38 m，兩幫收斂量達(dá)0.56 m。

1 巷道圍巖破碎機(jī)理

1）圍巖穩(wěn)定性差：15201運(yùn)輸順槽沿15號(hào)煤層底板進(jìn)行掘進(jìn)，煤層內(nèi)含多層夾矸，煤層穩(wěn)定性差，15號(hào)煤層直接頂主要以炭質(zhì)泥巖為主，巖體平均厚度為4.5 m，巖體成層狀結(jié)構(gòu)，巖石普氏系數(shù)f＜2.5，巖體硬度低，在應(yīng)力作用下頂板出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，導(dǎo)致頂板下沉、斷裂以及破碎現(xiàn)象。

2）構(gòu)造應(yīng)力影響：15201運(yùn)輸順槽回采至1180m處時(shí)進(jìn)入東部F9斷層應(yīng)力影響區(qū)，巷道在掘進(jìn)前構(gòu)造應(yīng)力在圍巖中實(shí)現(xiàn)應(yīng)力平衡狀態(tài)，當(dāng)巷道開(kāi)挖后應(yīng)力在開(kāi)挖空間內(nèi)進(jìn)行釋放，應(yīng)力釋放過(guò)程中對(duì)圍巖產(chǎn)生裂隙擴(kuò)張破壞作用，導(dǎo)致圍巖應(yīng)力作用大、破壞嚴(yán)重，出現(xiàn)圍巖破碎現(xiàn)象。

3）支護(hù)設(shè)計(jì)不合理：15201運(yùn)輸順槽原頂板主要采用錨桿支護(hù)，每排布置5根錨桿長(zhǎng)度為2.0 m，直徑為22 mm，錨桿間排距為1.0 m，錨桿外露端安裝一根W型鋼帶；由于受應(yīng)力作用巷道圍巖出現(xiàn)圍巖松動(dòng)圈，松動(dòng)圈擴(kuò)散直徑達(dá)2.2 m，原頂板錨桿錨固段位于松動(dòng)圈內(nèi)，錨桿錨固效果差，錨桿失效現(xiàn)象嚴(yán)重，達(dá)不到預(yù)期支護(hù)效果；同時(shí)原頂板錨桿支護(hù)屬于剛性支護(hù)，頂板出現(xiàn)蠕動(dòng)變形時(shí)，錨桿與變形巖體無(wú)法實(shí)現(xiàn)耦合支護(hù)作用。

2 巷道支護(hù)優(yōu)化應(yīng)用

為了保證15201運(yùn)輸順槽后期安全快速過(guò)斷層應(yīng)力區(qū)，控制圍巖變形現(xiàn)象，決定對(duì)應(yīng)力區(qū)巷道原支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化，提出了“加長(zhǎng)讓壓錨桿+L型鋼棚”聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。

2.1 采用加長(zhǎng)讓壓錨桿支護(hù)

2.1.1 支護(hù)原理

通過(guò)對(duì)破碎煤巖體中施工讓壓錨桿，通過(guò)錨桿錨固作用對(duì)破碎圍巖懸吊支護(hù)的同時(shí)，在錨桿與頂板之間安裝讓壓器，通過(guò)讓壓器實(shí)現(xiàn)錨桿與蠕動(dòng)變形巖體耦合支護(hù)作用，即提高了錨桿雙向支護(hù)作用，又避免了傳統(tǒng)剛性錨桿支護(hù)時(shí)，受應(yīng)力作用錨桿出現(xiàn)斷裂、彎曲現(xiàn)象，大大提高了錨桿支護(hù)效果。

2.1.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)

15201運(yùn)輸順槽采用的讓壓加長(zhǎng)錨桿主要由桿體、讓壓器、托盤等部分組成，桿體主要采用加長(zhǎng)無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿長(zhǎng)度為3.5 m，直徑為22 mm，桿體錨固段為蛇形狀，提高桿體錨固效果，錨桿屈服強(qiáng)度為500 MPa；讓壓器長(zhǎng)度0.4 m，最大讓壓距離為0.2 m，最大讓壓強(qiáng)度為680 MPa。托盤主要采用長(zhǎng)度為4.2 m，寬度為0.35 m“JW”型鋼帶，與傳統(tǒng)W型鋼帶相比，該鋼帶支護(hù)截面積大、支護(hù)強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。

2.1.3 支護(hù)工序

1）首先對(duì)頂板施工一排讓壓錨桿支護(hù)孔，孔間距為1.0 m，鉆孔直徑為28 mm，深度為3.5 m，鉆孔施工完后對(duì)每個(gè)鉆孔內(nèi)安裝兩支錨固劑，一支MSK23/60型，一支MSKC23/35型錨固劑，并對(duì)錨桿進(jìn)行錨固。

2）錨桿錨固后在錨桿錨固段安裝一個(gè)讓壓器，然后再安裝JW型鋼帶，并采用螺母進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力不得低于400 N·m。

2.2 安裝L型鋼棚

1）15201運(yùn)輸順槽應(yīng)力區(qū)圍巖安裝的L型鋼棚主要由頂梁、卡纜、棚腿、底座等部分組成，頂梁及棚腿主要由11號(hào)工字鋼制成，頂梁長(zhǎng)度為1.5 m，頂梁中部焊制一個(gè)直徑為30 mm支護(hù)孔，棚腿長(zhǎng)度為3.2 m，底座與棚腿之間采用螺栓連接固定。

2）L型鋼棚安裝在斷層側(cè)巷幫上，首先安裝底座，底座必須安裝在堅(jiān)硬底板上，底座安裝后將棚腿與底座采用螺母進(jìn)行固定。安裝鋼棚頂梁時(shí)，頂梁與巷幫垂直布置，頂梁與頂板之間采用一根長(zhǎng)度為1.5 m錨桿進(jìn)行固定，如圖1所示。

圖1 15201運(yùn)輸順槽應(yīng)力區(qū)圍巖支護(hù)優(yōu)化施工斷面圖（未標(biāo)單位：mm）

3）L型鋼棚安裝間距為1.0 m，鋼棚安裝時(shí)必須保證頂梁與頂板接觸嚴(yán)實(shí)，若頂板破碎、冒落導(dǎo)致頂梁與頂板接觸不嚴(yán)時(shí)，采用水泥背板或道木進(jìn)行填充。

3 應(yīng)用效果

截至2021年3月21日，15201運(yùn)輸順槽已掘進(jìn)至1 280 m，巷道已過(guò)大斷層應(yīng)力影響區(qū)，對(duì)應(yīng)力區(qū)圍巖支護(hù)優(yōu)化后，通過(guò)后期掘進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，采取聯(lián)合支護(hù)技術(shù)后控制了應(yīng)力區(qū)圍巖變形現(xiàn)象，實(shí)測(cè)頂板下沉量控制在0.14 m以下，兩幫收斂量控制在0.22 m以下，在后期掘進(jìn)過(guò)程中未出現(xiàn)頂板冒落、煤壁片幫現(xiàn)象，取得了顯著應(yīng)用效果。