孫亞鵬

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)馬脊梁礦，山西 大同 037000）

1 概況

馬脊梁礦8125 工作面切巷為矩形斷面，其斷面尺寸為高×寬=3950 mm×9600 mm，斷面面積37.92 m2，其斷面尺寸和跨度都比較大，屬于超大巷道斷面[1]。由于切巷處煤層厚度為8.9 m，圍巖強(qiáng)度低，裂隙發(fā)育，容易出現(xiàn)破碎變形的現(xiàn)象。因此，若采用順槽支護(hù)形式，會(huì)造成切巷掘進(jìn)中產(chǎn)生幫部鼓出或者頂板下沉等現(xiàn)象[2]，不僅影響設(shè)備的正常安裝，也會(huì)對(duì)礦井接續(xù)計(jì)劃產(chǎn)生影響。為保證巷道頂板的安全，確保采煤工作順利進(jìn)行，結(jié)合該工作面的特點(diǎn)，對(duì)其掘進(jìn)支護(hù)工藝進(jìn)行研究應(yīng)用。

2 兩次掘進(jìn)工藝

設(shè)計(jì)采用兩次掘進(jìn)成巷工藝：第一次掘進(jìn)支護(hù)，即較小斷面的導(dǎo)硐掘進(jìn)，其斷面設(shè)計(jì)尺寸：高×寬=3950 mm×4600 mm；第二次掘進(jìn)支護(hù)，即擴(kuò)刷寬度為5000 mm，掘進(jìn)至切巷設(shè)計(jì)的斷面尺寸：高×寬=3950 mm×9600 mm。

2.1 第一次導(dǎo)硐掘進(jìn)支護(hù)設(shè)計(jì)方案

（1）切巷導(dǎo)硐頂部支護(hù)

切巷導(dǎo)硐頂部支護(hù)采用錨帶網(wǎng)配合錨索支護(hù)的形式[3]。

頂板錨帶網(wǎng)采用規(guī)格為Ф20 mm×2600 mm 的左旋無(wú)縱筋螺紋錨桿，并配合W 型鋼帶和金屬網(wǎng)。其參數(shù)為：錨桿設(shè)計(jì)間排距700 mm×700 mm，鋼帶長(zhǎng)度4500 mm，菱形金屬網(wǎng)寬度是800 mm。

頂板錨索加固方式，采用錨索梁配合桁架共同支護(hù)形式，即錨索梁和桁架錨索交替相互布置。導(dǎo)硐掘進(jìn)施工期間，頂板槽鋼每排設(shè)置3 根錨索，并采用規(guī)格為Ф21.6 mm×8300 mm的高強(qiáng)度鋼絞線。導(dǎo)硐掘進(jìn)支護(hù)斷面圖如圖1。

圖1 切巷導(dǎo)硐掘進(jìn)支護(hù)斷面圖（mm）

（2）切巷導(dǎo)硐幫部支護(hù)

切巷導(dǎo)硐幫部支護(hù)選用錨帶網(wǎng)的支護(hù)形式。

幫支護(hù)采用規(guī)格為Ф20 mm×2600 mm 高強(qiáng)錨桿，并配合菱形金屬網(wǎng)、鋼筋梯子梁的共同聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)；臨時(shí)幫支護(hù)采用玻璃鋼錨桿，其規(guī)格為Ф20 mm×2400 mm，并配合菱形金屬網(wǎng)支護(hù)。錨桿間排距設(shè)計(jì)尺寸為700 mm×700 mm，位于下側(cè)錨桿距離底板設(shè)計(jì)為250 mm，位于上側(cè)錨桿距離頂板設(shè)計(jì)為200 mm，中部錨桿與幫部巖面垂直施工；菱形金屬網(wǎng)寬度800 mm，鋼筋梯子梁采用14 號(hào)圓鋼焊接而成，長(zhǎng)度定為3700 mm。

2.2 第二次掘進(jìn)擴(kuò)刷支護(hù)設(shè)計(jì)方案

（1）切巷掘進(jìn)擴(kuò)刷頂部支護(hù)

切巷擴(kuò)刷頂部支護(hù)采用錨帶網(wǎng)配合錨索聯(lián)合支護(hù)。

頂板采用規(guī)格為Ф20 mm×2600 mm 的左旋無(wú)縱筋螺紋錨桿，并配合W 型鋼帶和金屬網(wǎng)。錨桿設(shè)計(jì)間排距尺寸為700 mm×700 mm，W 型鋼帶長(zhǎng)度為4500 mm，菱形金屬網(wǎng)寬度是800 mm。

頂板錨索采用錨索梁配合桁架錨索的共同支護(hù)結(jié)構(gòu)，即錨索梁和桁架錨索交替相互布置[4]。其中，頂板槽鋼每排設(shè)置3 根錨索，采用高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，規(guī)格為Ф21.6 mm×8300 mm，與頂板巖面垂直施工；桁架錨索采用高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，規(guī)格為Ф21.6 mm×8500 mm。當(dāng)切巷擴(kuò)刷至設(shè)計(jì)斷面后，距離幫部4000 mm 位置處安裝單體支柱，每1400 mm 安設(shè)一排2 根單體支柱，間距是1600 mm。其擴(kuò)刷期間掘進(jìn)支護(hù)斷面圖如圖2。

圖2 擴(kuò)刷期間掘進(jìn)支護(hù)斷面圖（mm）

（2）切巷擴(kuò)刷回采幫支護(hù)

切巷擴(kuò)刷回采幫采用錨網(wǎng)梁的支護(hù)形式?；夭蓭筒捎貌Ａт撳^桿，規(guī)格為Ф20 mm×2400 mm，配合高強(qiáng)塑鋼網(wǎng)、鋼筋梯子梁聯(lián)合支護(hù)。錨桿間排距是700 mm×700 mm，鋼筋梯子梁長(zhǎng)3700 mm，高強(qiáng)塑鋼網(wǎng)寬度是800 mm。

3 應(yīng)用效果

為驗(yàn)證切巷掘進(jìn)支護(hù)斷面的實(shí)際應(yīng)用效果，對(duì)巷道進(jìn)行表面位移監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)其相對(duì)變形量。

（1）導(dǎo)硐圍巖表面位移監(jiān)測(cè)分析。經(jīng)過(guò)一個(gè)月的導(dǎo)硐表面位移監(jiān)測(cè)，得到圍巖頂?shù)装搴蛢蓭碗S監(jiān)測(cè)時(shí)間的變化曲線圖，如圖3。

圖3 導(dǎo)硐表面位移隨監(jiān)測(cè)時(shí)間的變化關(guān)系圖

從圖3 中可看出，隨監(jiān)測(cè)天數(shù)的變化，導(dǎo)硐底板底鼓量、兩側(cè)幫部移近量和頂板下沉量逐漸增大，且各位置的位移變化量達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間不同。經(jīng)過(guò)7 d，最先進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)的是底板，緊接著是兩幫，而頂板經(jīng)過(guò)16 d 后才趨于穩(wěn)定。此外，在監(jiān)測(cè)期間內(nèi)，導(dǎo)硐底鼓量最大值是18.8 mm，頂板變形的最大值是61.9 mm，頂?shù)装逑鄬?duì)移近量是80.7 mm。兩幫中臨時(shí)幫的支護(hù)強(qiáng)度弱，變形最大77.5 mm，兩側(cè)幫部相對(duì)移近量是125.3 mm。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，導(dǎo)硐圍巖變形小且穩(wěn)定，掘進(jìn)支護(hù)效果好。

（2）擴(kuò)刷圍巖表面位移監(jiān)測(cè)分析。導(dǎo)硐掘進(jìn)擴(kuò)刷后的圍巖采取一個(gè)月的表面位移監(jiān)測(cè)，得到圍巖頂?shù)装搴蛢蓭碗S監(jiān)測(cè)時(shí)間的變化曲線圖，如圖4。

圖4 切巷表面位移隨監(jiān)測(cè)時(shí)間的變化關(guān)系圖

從圖4 中可看出，隨監(jiān)測(cè)天數(shù)的變化，切巷底板底鼓量、兩側(cè)幫部移近量和頂板下沉量逐漸增大，且各位置的位移變化量達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間不同，最先穩(wěn)定的是底板，經(jīng)歷二次擾動(dòng)的煤柱幫，相比于第一次的穩(wěn)定時(shí)間短，頂板因受跨度的影響，16 d 后達(dá)到穩(wěn)定。此外，在監(jiān)測(cè)期間內(nèi)，切巷底鼓量基本保持不變，而頂板變形量最大 73.6 mm，頂?shù)装逑鄬?duì)移近量是92.4 mm。煤柱幫的第二次穩(wěn)定變形量減小到28.7 mm，工作面幫因支護(hù)強(qiáng)度大，變形量48.3 mm，兩側(cè)幫部最大移近量是77 mm。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，切巷圍巖兩幫及頂?shù)装逦灰屏慷荚谝蠓秶鷥?nèi)，圍巖穩(wěn)定，掘進(jìn)支護(hù)效果好。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)馬脊梁礦大斷面切巷工作面，提出采用兩次掘進(jìn)成巷的支護(hù)工藝，第一次掘進(jìn)小斷面導(dǎo)硐，第二次掘進(jìn)擴(kuò)刷至設(shè)計(jì)斷面。經(jīng)礦壓觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，切巷圍巖表面變形量都在要求范圍內(nèi)，圍巖穩(wěn)定，大斷面切巷得到很好的控制。