2-1051 回风顺槽破碎段支护技术与应用

韩飞飞

（山西霍宝干河煤矿有限公司，山西 临汾 041600）

1 工程概况

霍宝干河煤矿目前正开采2#煤层。2-105 工作面煤层平均厚度4.2 m，倾角2～10°。工作面直接顶和直接底均为砂质泥岩。直接顶砂质泥岩厚度为6.4 m，直接底砂质泥岩厚度为1.1 m。砂质泥岩抗压强度4.2～18.4 MPa，平均11.3 MPa，抗拉强度0.22～0.39 MPa，平均0.31 MPa。基本顶和基本底均为中粒砂岩，厚度分别为1.7 m 和10.6 m。中粒砂岩抗压强度8.2～22.3 MPa，平均15.3 MPa。

2-1051工作面回风顺槽为矩形断面，掘宽4.9 m，掘高4.2 m，净宽4.8 m，净高4.1 m，掘进断面为20.58 m2，净面为19.68 m2。2-1051 工作面回风顺槽长度为1850 m，施工时沿煤层顶板掘进。在掘进过程中2-1051 工作面回风顺槽900～1300 m 段围岩破碎，两帮变形量达730 mm，底鼓量为235 mm，顶板移近量为410 mm，巷道支护困难。通过与现场人员沟通和下井实地考察可知[1]， 2-1051 工作面回风顺槽900～1300 m 破碎段大变形原因如下：

（1）2-1051 工作面回风顺槽900～1300 m 破碎段上覆岩层为砂质泥岩，抗压性差，属于软弱岩层，遇水后围岩变形量大。

（2）2-1051 工作面回风顺槽西南侧为一采区三条大巷，分别为一采区回风巷、一采区皮带巷和一采区轨道巷，掘进过程中受邻近巷道影响会造成应力集中[2]，导致回风顺槽围岩破碎，支护困难。

（3）2-1051 工作面回风顺槽900～1300 m 破碎段锚杆、锚索、钢带、金属网支护参数不合理，工人不按设计要求进行施工，导致锚杆、锚索支护间排距不准确，施工质量差，锚索、锚杆锚固力和预紧力不达标[3]。部分破碎区域锚索、锚杆个别出现失效现象，局部有网兜现象[4]。

2 回风顺槽破碎段围岩控制方案

2-1051 工作面回风顺槽900～1300 m 破碎段采用锚网索+W 型钢带+槽钢联合支护。顶板布置锚杆6 根，锚杆间排距为800×1200 mm，布置1 根锚索，排距为2400 mm；两帮布置锚杆4 根，间排距为1100×1200 mm。支护参数如下[5]。

（1）顶部及帮部锚杆：锚杆采用螺纹钢Ф20×2400 mm 型，每根使用1 卷MSZ23/60 型树脂锚固剂和1 卷MSK23/60 型树脂锚固剂，托盘采用Q235 钢，规 格 为 长× 宽× 厚=150×150×8 mm 碟形托盘，锚杆均使用配套标准螺母紧固，锚固力110 kN，扭矩力顶部锚杆240 N·m，帮部200 N·m。

（2）顶部锚索：采用Φ17.8×5000 mm 钢绞线，每根钢绞线必须使用专用的托盘和与钢绞线配套的锁具固定。托盘采用300×300×16 mm 碟型钢板。每根锚索使用2 卷MSZ23/60 和1 卷MSK23/60 型树脂锚固剂，锚固力300 kN，张拉预紧力210 kN。

（3）钢筋网：巷道顶板金属网采用直径4.5 mm的Q235 钢筋焊制，网格100×100 mm，网幅规格900×1700 mm。塑钢网：巷道帮部采用塑钢网，网幅规格800×4200 mm。网片要压茬连接，搭接长度不小于100 mm，相邻两张网之间要用双股16#铁丝连接，连接点要均匀布置，双排扣距200 mm。

（4）W 钢带：顶部使用W 型钢带BHW-280-3.0-4.8，钢带长度为4.8 m，宽度为280 mm，厚度为3 mm，与锚杆配套使用，逐排布置。槽钢托梁：槽钢托梁采用16#槽钢加工，长度2600 mm，槽钢设置孔距2400 mm 锚索孔，托盘采用300×300×16 mm碟形托盘。槽钢托梁纵向布置，槽钢托梁设置锚索孔，与锚索配合使用，每根拖梁使用两根锚索固定。2-1051工作面回风顺槽破碎段巷道支护断面图如图1、图2所示。

图1 2-1051 工作面回风顺槽破碎段锚杆、锚索布置

图2 2-1051 工作面回风顺槽破碎段顶板支护展开图

3 巷道围岩变形观测分析

2-1051 工作面回风顺槽900～1300 m 破碎段采用合理的支护方案后，在回风顺槽900～1300 m 内选取有代表性围岩1000 m 和1150 m 各布置1 个测点，观测频率为2d/次，观测周期为35 d，来监测回风顺槽破碎段围岩顶底板和两帮移近量[6]。观测数据汇总得图3 所示巷道表面位移变化图。

图3 巷道表面位移变化图

由图3 可以看出，2-1051 工作面回风顺槽900～1300 m 破碎段在采用支护方案后，2 个测点在前12 d 巷道顶底板和两帮变形量较大，在15 d后2 测点数据显示回风顺槽围岩变形量开始逐渐趋于稳定，最终回风顺槽破碎段两帮移近量稳定在210 mm 左右，顶底板移近量稳定在185 mm 左右。在对破碎段采用联合支护方案后，对比初期的两帮变形量730 mm 和顶底板变形645 mm，两帮和顶底板移近量分别为初期变形量的28.7%和28.6%。回风顺槽破碎段围岩变形得到有效控制，支护后巷道围岩总体变形量较小，为后期矿井工作面正常生产提供安全条件。

4 结论

（1）针对霍宝干河煤矿2-1051 工作面回风顺槽900～1300 m 破碎段具体的工程概况，分析了巷道支护不利条件为支护参数不合理，工人不按设计要求进行施工导致锚杆、锚索支护间排距不准确，施工质量差。锚索、锚杆锚固力和预紧力不达标，顶板岩性软弱及受到周边巷道围岩扰动造成应力集中。

（2）现场工业性试验表明：采用锚网索+W型钢带+槽钢联合支护后，巷道围岩变形量得到了有效控制，现场支护效果良好，两帮和顶底板移近量分别为初期变形量的28.7%和28.6%。围岩变形得到有效控制，满足矿井安全生产条件。