灵北煤矿巷道掘进支护技术研究

贾政华

（山西焦煤西山煤电有限公司，山西 太原 030024）

1 概况

灵北煤矿位于呼伦贝尔扎赉诺尔西翼的西南部，近年来，随着矿井开采范围向西延伸，开采煤层的变厚，矿井四盘区采用大采高回采工艺，巷道断面尺寸也相应增大，第一、第二回风大巷和胶带机大巷都采用的是沿底掘留顶煤的掘进方式，巷道不同程度地出现了顶板破碎、巷道表面位移变形量大、巷修工程量大等问题。通过重新设计研究，胶轮车大巷改用见顶见底掘进并采用高预紧力加强支护的方式。

四盘区主采3#煤层，平均厚度是5.6m，倾角为2～10°，平均为6°。

顶底板岩性及强度测试结果如表1所示。

2 胶轮车大巷支护设计

胶轮车大巷设计矩形断面，掘进断面宽5800mm，高5600mm，面积32.48m2；净断面宽5500mm，高5150mm，面积28.325m2。

支护方案：

（1）顶板支护

22#左旋无纵筋螺纹钢筋锚杆，长度2400mm，每排6根锚杆，锚杆排距1000mm，间距1000mm。锚索2-1-2布置，排距1m，采用5300mm高强度低松弛预紧力钢绞线。网片规格：采用Ф6.5mm的钢筋网。

表1 顶底板岩性及强度测试结果

（2）巷帮支护

22#左旋无纵筋螺纹钢筋锚杆，长度2400mm，锚杆排距1000mm，间距1000mm。锚索3-2-3布置，排距1m，采用5300mm高强度低松弛预紧力钢绞线。网片规格：采用Ф6.5mm钢筋网。

支护设计布置如图1所示。

图1 支护设计布置图

3 矿压监测

3.1 锚杆、锚索受力分析

通过巷道锚杆、锚索受力分析能够对锚杆、锚索支护的工作情况有所掌握。锚杆、锚索测力计综合测站布置在胶轮车大巷1000m附近，锚杆、锚索的受力变化如图2、图3所示。

由图2、3分析可知：

（1）顶板锚杆在巷道掘进期间的受力变化比较明显，受力基本是增大的，表明锚杆在控制巷道顶板的稳定性方面发挥了应有的支护作用。

（2）锚索受力和施工时施加的预紧力大致是相等的，说明锚索施加高预紧力能使巷道顶板的稳定性得到一定的维护，起到主动及时支护的作用。

（3）巷帮一帮顶角锚杆受力变化是先减小，后增大，再减小，而另一面正好相反，是先增大，后减小，再增大，说明巷帮顶角锚杆的受力变化是复杂的。

图2 顶板锚杆受力图

图3 顶板锚索受力图

3.2 巷道表面位移变化分析

（1）胶轮车大巷沿底掘和见顶见底掘支护效果对比

在胶轮车大巷见顶见底掘进段设3个测点，分别为1#、2#和3#，在胶轮车大巷沿底掘留顶煤段设2个测点，分别为4#和5#，其宽度变化对比如图4所示。

图4 胶轮车大巷宽度变化对比图

由上图分析可知：

① 在胶轮车大巷见顶见底掘进的1#测点宽度变化差为330mm，2#测点为365mm，3#测点为350mm；沿底掘的4#为1300mm，5#为1000mm。

② 由图可以看出见顶见底掘进时巷帮最大位移量为365mm，而沿底掘进时巷帮最大位移量为1300mm，见顶见底掘进段巷帮位移量明显小于沿底掘留顶煤时。

（2）胶轮车大巷与同期掘进和前期掘进的第一、第二回风大巷进行对比

胶轮车大巷布置3个测点1#、2#和3#，在第一、第二回风大巷与胶轮车同期掘进处布置了6#和7#测点，一回、二回前期掘进处布置8#和9#测点。宽度变化如图5所示。

图5 胶轮车大巷和一回、二回大巷位移变化对比

由上图分析可知：

① 胶轮车大巷见顶见底掘进的1#测点宽度变化差为330mm，2#测点为365mm，3#测点为350mm；与胶轮车大巷同期掘进的第一回风大巷6#测点宽度变化差为810mm，第二回风大巷7#测点为1152mm；前期掘进的一回8#测点为874mm，二回9#测点为1112mm。

② 胶轮车大巷宽度最大变化量是365mm，而同期掘进的一回、二回分别为810mm和1152mm，一回、二回的变化量远大于胶轮车大巷。

4 结论

通过矿压监测数据分析，胶轮车大巷采用见顶见底掘进并采用高预紧力加强支护的方式后，能够很好地控制巷道围岩的变形量，保证矿井的安全高效生产，能够对灵北煤矿以后的掘进支护提供技术支持和施工经验，对其他类似条件的矿井巷道也有重要的参考意义。