沿空留巷巷内支护加固技术研究

王 成，王 涛

（皖北煤电集团卧龙湖煤矿， 安徽淮北市 235000）

沿空留巷巷内支护加固技术研究

王 成，王 涛

（皖北煤电集团卧龙湖煤矿， 安徽淮北市 235000）

根据卧龙湖煤矿以往沿空留巷巷内支护存在的问题，结合108机巷现场支护状况调查及破坏原因分析，提出了二次锚网索补强支护技术方案，并针对锚网支护承载结构的薄弱环节进行结构补偿。现场实测结果表明，实施二次锚网索补强支护技术方案后，巷道围岩变形得到有效控制，效果良好。

沿空留巷；巷内支护；锚网索支护；补强加固；围岩变形

沿空留巷技术自上世纪50年代在我国使用以来，一直是我国煤炭开采重要技术发展方向，众多学者在沿空留巷理论与技术研究方面做了大量的工作，积累了丰富的经验。由于我国煤矿地质条件多样，沿空留巷围岩控制技术还不够完善，在实际应用中仍存在着不足。本文结合卧龙湖煤矿108机巷实际支护状况提出了二次锚网索补强加固技术方案，较好地解决了卧龙湖矿沿空留巷巷内支护难题。

1 108工作面概述

108工作面位于南一采区西南部，见图1。南部为10煤露头，以－250m标高为界，北部以南以辅助回风上山为界，西部以F2－1断层为界，东部尚未开采。地面地势平坦，标高为＋29.3～＋30.2 m，以农田为主，无大的河流和丰沟等季节性水沟。

本工作面可采煤层为10煤，黑色，碎块状、粉末状，强玻璃光泽，以亮煤、镜煤为主。煤层结构较简单，无夹矸，煤厚2.44～3.24m，平均2.84m，综合评定为稳定煤层。煤层倾角15°～23°，倾向50°左右，靠近切眼煤层倾角较大。老顶以灰色粉砂岩、细砂岩为主，深灰色块状结构，厚度为10.76～12.01 m，平均11.4m。直接顶以泥岩为主，泥岩为灰黑色，上部呈页片状，含镜煤条带，下部含植物化石碎片，含粉砂质，厚度2.77～4.22m，平均3.5m。直接底为灰黑色泥岩，块状，含粉砂质，厚度为5.11～8.65m，平均6.9m。

图1 108工作面

2 108机巷原有支护方案

108机巷掘进时采用锚、网、索、M4钢带联合支护，巷道断面为矩形，巷道净宽4200mm，净高2500 mm，考虑到锚网索支护结构的稳定性，采用2种支护断面，即断面A和断面B相间布置，如图2所示。

顶部锚杆采用Φ20mm×2000mm全螺纹左旋锚杆，间排距900mm×800mm，托板规格为150 mm×150mm×10mm托盘，配3700mm长M型钢带，12＃铁丝编织网；左帮锚杆采用Φ20mm×2000mm全螺纹左旋锚杆，间排距750mm×800 mm，托板规格为150mm×150mm×10mm托盘，配2450mm长M型钢带，12＃铁丝编织网；右帮锚杆采用Φ20mm×2500mm全螺纹左旋锚杆，间排距750mm×800mm，托板规格为150mm×150 mm×10mm托盘，配2450mm长M型钢带，12＃铁丝编织网；锚索采用规格为Φ17.8mm×6500 mm 1860钢绞线，间排距1800mm×800mm，锚索托盘采用400mm×180mm 18＃槽钢。

采用Z2350树脂锚固剂，每个锚杆眼采用2卷，锚固长度约1.4m；每个锚索眼用4卷，锚固长度约1.1m。

图2 108机巷原有支护方案

顶板锚杆工作锚固力不小于80kN，锚杆螺母的扭矩力不小于150N.m；帮部锚杆工作锚固力不小于50kN，锚杆螺母的扭矩力不小于100N.m；锚索张拉预紧力控制在不小于100kN。

3 108机巷巷内加固技术方案

108机巷前期是108工作面通风、运煤通道，由于卧龙湖煤矿属高瓦斯矿井，煤巷掘巷进尺慢，为了提高工作面准备速度，108机巷后期需沿空留巷作为下一工作面的回风巷，因此108机巷留巷后将经受108工作面回采带来的强烈采动影响，如何有效控制其后围岩变形是本方案设计的关键点和难点。结合卧龙湖煤矿108机巷地质采矿条件和以往沿空留巷破坏特征，从保障108机巷沿空留巷断面满足使用要求的角度出发，提出其巷内加固技术方案。

3.1 108机巷加固技术原理

以往的沿空留巷技术在支护设计思路上存在不合理性，即大多将工作面回采前的巷道掘进与回采后的留巷相互独立，没有统筹考虑，没有将沿空留巷视为一项系统工程。如在对需要保留的巷道掘进前，进行巷道支护形式选择和支护参数设计时，没有预先考虑后期沿空留巷技术的需要，将导致沿空留巷后巷内支护体强度不能满足2次采动影响的要求，巷内支护与巷旁支护不匹配，使留巷效果达不到预期目标，甚至失败。

针对108机巷将经受2次工作面采动影响的特点，在原有一次锚网支护的基础上，对该段巷道预留煤帮和顶板实施二次高强锚网支护，一方面利用二次锚网支护将一次锚网支护承载结构锚固至深部稳定岩体，另一方面利用较高的锚网支护强度控制巷道浅部围岩的塑性变形；同时根据巷道围岩的移动变形特征和锚网支护承载结构的承载特性，通过小孔径高强预应力锚索实施结构补偿，提高锚网支护承载结构的稳定性及其承载能力，从而有效控制此类巷道围岩经受2次采动带来的强烈变形。

3.2 108机巷巷内加固技术方案

（1）顶板加固。在顶板每排支护中间位置施工2根带梁锚索，锚索规格为Φ17.8mm×6.5m，间排距为1.0m×0.8m，眼孔深度6.3m，每孔采用4节Z2550中速树脂药卷加长锚固，梁为矿用11＃工字钢梁，梁长1.2m，锚索托盘规格为90mm×90 mm×10mm，预紧力100kN。

（2）保留煤帮加固。在原位巷道保留煤帮，每排支护中间施工3根规格为Φ17.8mm×6.5m的锚索，间排距为0.8m×0.8m，眼孔深度6.3m，每孔采用4节Z2550中速树脂药卷加长锚固，锚索托盘规格为400mm×400mm×10mm，预紧力100 kN，具体加固断面如图3所示。

图3 108机巷巷内加固方案

4 结 论

巷内二次锚网索补强方案实施后，为检验施工效果，在108机巷布置一组监测断面，对巷道表明位移进行监测。监测结果表明，在工作面回采前，巷道两帮和顶底板表面位移量趋于零；在工作面回采后，两帮最大位移量在300mm以内，顶底板最大位移量为500mm以内，留巷后的巷道仅需简单卧底便可投入使用，保证了煤矿的安全高效生产。

实践证明，二次高强锚网索支护在沿空留巷巷内加固应用效果良好。通过在一次锚网索形成的浅部围岩承载结构的薄弱部位施加结构补偿锚索可以有效地控制围岩变形，该技术方案对类似条件下的工程具有一定的借鉴意义。

［1］黄乃斌，孔德惠.大断面交岔点顶板变形与加固控制技术研究［J］.采矿与安全工程学报，2006，23（2）：249－252.

［2］东兆星，吴士良.井巷工程［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2006.

［3］陈炎光，陆士良.中国煤矿巷道围岩控制［M］.徐州：中国矿业大学出版社，1994.

［4］陆士良，汤 雷，等.锚杆锚固力与锚固技术［M］.北京：煤炭工业出版社，1998.

［5］侯朝炯，勾攀峰，等.煤巷锚杆支护［M］.徐州：中国矿业大学出版社，1999.

2012－02－11）

王 成（1985－），男，安徽广德人，助理工程师，从事技术管理工作。