大断面全煤巷道支护方案的优化

梁日军

（山西宏宇诚铸建设工程有限公司，山西 朔州 038300）

大断面全煤巷道顶板围岩疏松破碎，使得该类型巷道顶板非常容易出现下沉现象，在采煤作业过程中若不能有效地控制顶板围岩，顶板垮落几率增加，造成安全事故，生产进度也会受到极大影响。

1 概况

同煤大唐塔山煤矿位于山西省宁武县内，煤层埋深150～1000m。随着开采深度的增加，条件越来越复杂。该矿主要有3号、6号两个主力煤层，3号煤层的厚度2.2～4.68m，平均3.7m，煤层的结构比较简单，层位较稳定；6号煤层位于太原组的下部，厚度8.55～17.68m，平均14.72m，层位及厚度稳定。两个煤层的强度都比较低，围岩容易出现破碎现象。

2 原支护方案及效果分析

51001回风槽出现了支护难度大的问题，结合实际情况分析了原支护方案的效果。

5101回风槽矩形断面，高度3.6m，宽度5.0m，锚杆布置方式为三花眼方式，顶板锚杆选择的是无纵筋左旋螺纹钢，直径为22mm，间距及排距分别为900mm、1000mm。锚固力设计超过6t，顶板铺设规格为2.0×1.0m的金属网，支护如图1所示。

图1 原方案顶板支护方式以及两帮支护剖面图

原支护方案是通过工程类比法并结合相关的理论计算得出的，为了使支护方式更加经济高效，并且实现合理支护，对巷道的表面位移进行了观测，并对巷道的顶板进行了离层检测，针对巷道的锚杆进行了受力监测。通过对巷道表面的位移检测可以发现，在巷道开挖过程中，巷道顶底板发生的收敛量要比两帮的大，巷道的两帮比顶底板出现稳定状态早一些。而通过对巷道顶板离层、锚固力的分析，发现虽然该支护方式在一定程度上满足了实际的支护要求，但由于顶板出现的离层比较大，需进一步对其采用锚索支护，优化支护形式，增加整体巷道的稳定性。

3 支护方案的优化及效果分析

3.1 方案分析

（1）顶板为Ⅲ类，综合考虑后采用预应力锚杆与预应力锚索相结合的支护方式，采用相应的护表结构。

（2）巷道的两帮也属于Ⅲ类，结合实际的情况，采用预应力锚杆与护表构件相结合的支护方式，另外，在支护过程中要保证顶角处的锚杆或者锚索与竖直方向保持15～30º的夹角。

（3）为了保证巷道整体的支护效果，将顶板的锚索托盘的构件选择为1m长的槽钢。

3.2 支护方案优化

在原支护方式的基础上，将顶板的支护方式更改为二二支护，排距设置为1.5m，并将两排支护分别设置在钢带之间以及与钢带两端垂直距离为1.5m处，同时要保证支护与竖直方向呈30º夹角，支护交替设置。优化后每排的锚杆要比原来多一根，优化后期支护图如图2所示。

3.3 支护优化效果分析

优化支护方式实施后，巷道两帮实际位移量缩小了16.2%，塑性形变减少了2.15%，在优化方案中由于两帮支护采取的是玻璃锚杆以及高聚酯的纤维网，拆卸更加方便，这对割煤的效率也有极大的提升作用。

图2 优化后顶板支护以及两帮支护剖面图

4 结束语

针对同煤大唐塔山煤矿矿井的5101回风槽大断面支护方式进行综合分析，对原支护方式进行了优化设计，提升了实际支护效果，对大断面全煤巷道快速掘进支护技术的发展有重要的意义。