掘進(jìn)工作面巷道支護(hù)優(yōu)化技術(shù)實(shí)踐

孫圣明，辛龍泉，王 偉

（兗州煤業(yè)股份有限公司楊村煤礦，山東 濟(jì)寧 272118）

0 引 言

通過研究掘進(jìn)巷道支護(hù)優(yōu)化技術(shù)，對(duì)沿空、實(shí)體巷道不同區(qū)段、分類對(duì)特殊地點(diǎn)進(jìn)行了加強(qiáng)支護(hù)，達(dá)到掘進(jìn)、回采期間鼓底量和鼓幫量均控制在0.3 m 以內(nèi)的目的，達(dá)到了回采期間無需擴(kuò)幫、臥底的理想效果，確保了安全高效回采,提高了企業(yè)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(qū)，北臨礦井邊界保護(hù)煤柱（與楊莊煤礦），南臨313下工作面采空區(qū)。

直接頂板為深灰色，含粘土質(zhì)，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(zhì)，團(tuán)塊狀構(gòu)造，富含植物根部化石。直接頂板屬于中等穩(wěn)定的2 類Ⅱ級(jí)頂板。工作面煤層頂、底板巖性見表1。

2 巷道支護(hù)優(yōu)化

2.1 331 下巷

巷道類型為沿空

2.1.1 基礎(chǔ)支護(hù)

1）采用錨、網(wǎng)、梯、鋼帶、錨索支護(hù)。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(qiáng)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(wǎng)：選用菱形金屬網(wǎng)，型號(hào)為L(zhǎng)W 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(shí)，在巷中施工1 排錨索，間距 2 850 mm；煤柱≤15 m 時(shí)，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(shí)錨索“三花”布置圖

2.1.2 支護(hù)優(yōu)化方案

1）沿空煤柱≤5 m、應(yīng)力集中區(qū)、壓力顯現(xiàn)區(qū)段：①幫部使用170 mm 寬皮帶梯加不小于φ12 mm 鋼筋梯支護(hù)。②巷道兩幫錨桿使用MSGLD-500 20/2200 左旋等強(qiáng)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(diǎn)、巷道交岔點(diǎn)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(qiáng)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(jù)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(hù)。老巷貫通點(diǎn)、巷道交岔點(diǎn)及前后各5m范圍沿空側(cè)頂板一半及沿空側(cè)巷幫噴漿支護(hù)；⑤以上措施無法滿足現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)需求時(shí)，增加11 號(hào)錨索梁支護(hù)，梁距1.6 m。

2.2 331 上巷

巷道類型為實(shí)體。

2.2.1 基礎(chǔ)支護(hù)

1）采用錨、網(wǎng)、梯、鋼帶、錨索支護(hù)。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(qiáng)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(wǎng)：選用菱形金屬網(wǎng)，型號(hào)為L(zhǎng)W 50/4-SZ。

3）兩幫使用170mm 皮帶梯或φ10 鋼筋梯支護(hù)。

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(hù)優(yōu)化方案

1）應(yīng)力集中區(qū)、壓力顯現(xiàn)區(qū)段。幫部增加170 mm 寬皮帶梯加φ10 mm 鋼筋梯支護(hù)（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(hù)，梁距1.9 m。

2）斷層面及前后各5 m 范圍，老巷貫通點(diǎn)、巷道交岔點(diǎn)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(qiáng)螺紋鋼式樹脂錨桿。

2.3 皮帶梯加工規(guī)范（見圖2）

圖2 皮帶梯加工規(guī)范示意圖

2.4 巷道支護(hù)說明牌板

施工單位在巷道加強(qiáng)支護(hù)處（距離底板1.5 m）,懸掛巷道支護(hù)說明牌板，明確責(zé)任人，加強(qiáng)責(zé)任追溯。

3 礦壓觀測(cè)

3.1 觀測(cè)研究目的

研究巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律、上覆巖層運(yùn)動(dòng)的范圍及相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，減少工作面回采期間巷道鼓幫、臥底量，進(jìn)一步優(yōu)化支護(hù)參數(shù)確保頂板安全和支護(hù)可靠。

3.2 實(shí)測(cè)內(nèi)容

1）實(shí)測(cè)巷道兩幫、頂?shù)装逑鄬?duì)移近量、底鼓量。

2）錨桿、錨索測(cè)力計(jì)觀測(cè)值。

3）采用頂板離層儀觀測(cè)錨桿錨固區(qū)層位和錨固區(qū)以上巖層的離層情況，根據(jù)頂板巖層狀況變化信息，對(duì)巷道穩(wěn)定狀況作出判斷，出現(xiàn)異常及時(shí)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(xiàn)。

3.3 觀測(cè)方法與數(shù)據(jù)記錄

1）順槽收斂觀測(cè)。順槽收斂觀測(cè)采用“十字”布點(diǎn)法進(jìn)行觀測(cè)，見圖4。在兩幫使用幫部錨桿鉆機(jī)打眼，深度0.6 m，安裝木錨桿制定測(cè)樁；頂板使用S鉤固定在頂板錨網(wǎng)支護(hù)上制定測(cè)樁，在底板制定測(cè)樁并加防護(hù)裝置，確保不被損壞。測(cè)樁制定好后刷紅漆標(biāo)識(shí)。用測(cè)槍或測(cè)尺等工具量測(cè)數(shù)據(jù)AD 及BC間的數(shù)據(jù)并填入礦壓、圍巖觀測(cè)表。

圖3 順槽收斂“十字”布點(diǎn)示意圖

表2 順槽收斂觀測(cè)記錄表

2）頂板離層觀測(cè)。通過安裝頂板離層儀進(jìn)行觀測(cè)頂板離層情況。在掘進(jìn)到相應(yīng)位置時(shí)安裝，按照規(guī)程規(guī)定進(jìn)行安裝、觀測(cè)。

3）錨桿、錨索工作阻力觀測(cè)。通過在錨桿、錨索外端安裝的測(cè)力計(jì)來測(cè)取工作阻力。測(cè)力計(jì)每組測(cè)點(diǎn)安裝1 組，31 運(yùn)順錨索測(cè)力計(jì)安裝1 個(gè)，錨桿測(cè)力計(jì)安裝2 個(gè)，兩幫各1 個(gè)；331 軌順錨索測(cè)力計(jì)安裝2 個(gè)，錨桿測(cè)力計(jì)安裝2 個(gè)，兩幫各1 個(gè)。安裝測(cè)力計(jì)的錨桿、錨索按規(guī)定要求達(dá)到預(yù)緊力，定期觀測(cè)數(shù)據(jù)，并將所得的數(shù)據(jù)填入礦壓觀測(cè)表。見表3。

表3 宏觀礦壓觀測(cè)記錄表

3.4 礦壓觀測(cè)分析

1）通過巷道收斂觀測(cè)及錨桿、錨索測(cè)力計(jì)觀測(cè)，確定巷道變形的變化規(guī)律，評(píng)價(jià)錨桿、錨索支護(hù)效果，巷道穩(wěn)定性。

2）通過對(duì)頂板離層儀觀測(cè)數(shù)值的分析，評(píng)價(jià)頂板穩(wěn)定情況，優(yōu)化支護(hù)方案。

4 結(jié) 論

通過樹立為回采服務(wù)意識(shí)，掘進(jìn)期間針對(duì)沿空、實(shí)體巷道開展支護(hù)優(yōu)化，規(guī)劃、實(shí)施了1 條沿空（331 軌順）、1 條實(shí)體（331 運(yùn)順）試驗(yàn)巷道 850 m。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，采取針對(duì)性加強(qiáng)支護(hù)措施。由于支護(hù)一次到位，沒有發(fā)生錨桿（錨索）崩斷的情況，杜絕了后期進(jìn)行巷道修復(fù)或二次支護(hù)，間接提高了掘進(jìn)效率。

試驗(yàn)優(yōu)化過程中充分利用礦壓數(shù)據(jù)不斷優(yōu)化、完善、校正了優(yōu)化方案，充分遵循從事實(shí)踐中來到實(shí)踐中去的思維，通過回采期間礦壓觀測(cè)分析，能夠滿足安全生產(chǎn)需要，回采期間鼓底、鼓幫量在0.3 m 以內(nèi),無需額外進(jìn)行巷道維護(hù)，保證了回采進(jìn)度。

331 支護(hù)優(yōu)化技術(shù)實(shí)踐可為今后類似工作面優(yōu)化支護(hù)提供技術(shù)借鑒[2]，為新集一礦的深部開采支護(hù)提供了可靠保證。