太平煤矿大倾角松软煤层高应力区煤巷支护优化设计

柏仁宣 董 明 周 川

（四川川煤华荣能源有限责任公司太平煤矿）

太平煤矿32152.43工作面平均倾斜角度为42°，因下区段煤柱较小，下区段工作面回风巷掘送时，受上区段工作面采动影响，工作面矿压传递到下区段回风巷，引起巷道围岩压力大、应力集中，且因煤层硬度低、稳定性差，煤层掘送和支护难度大，需要时常维护才能满足安全回采的要求。

1 传统支护工艺失效原因分析

分析煤层及顶底板结构，15#煤层总厚度为0~14.5 m，平均厚度为4.98 m，且有B11背斜轴贯穿整个工作面，煤层松软节理发育，顶板为粗砂岩、泥质粉砂岩，较为松散（表1）。

对该15#煤层取样至实验室测试（表2），煤层抗压强度仅为4.41 MPa（f=0.44），抗拉强度平均值为0.81 MPa，属典型的松散煤层，当锚杆或锚索支护力不佳或顶板来压时，极易发生变形，形成漏冒、片帮现象，严重时，随锚杆或锚索一起片冒。

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2 支护方案优化

2.1 优化思路

（1）锚索打设。加长锚索长度，使锚索打入坚固岩层，形成稳定的锚固结构体。

（2）防止漏冒。采用强力锚杆+金属网+W钢带+竹芭组合形成支护系统，在巷道两帮进行二次主动联合悬吊补强支护。

2.2 施工工艺及支护设计

工作面回风巷采用综掘沿煤层底板施工工艺，巷道断面形状为三心拱，该巷道断面下宽4 m、中高2.6 m。巷道采用ϕ18 mm×2.4 m强力锚杆加金属网，钢梁架改为“W”钢带，采用竹芭护煤层，锚杆间排距为0.8 m×1 m，采用强力锚杆+“W”钢带组合梁支护系统；同时采用“五花”形状布置锚索，在巷道两帮各打设1排锚索，顶部打设3排ϕ17.8 mm×9.2 m的钢绞线，共5排形成二次主动联合悬吊补强支护（图1，图2）。锚索间排距2 m×2 m，若遇煤层松软，使ϕ17.8 mm×4.2 m钢绞线代替锚杆进行支护［1-5］。

（1）采用直径为18 mm、长2.4 m的无纵筋螺纹强力锚杆（MSGLW-335/18型强力锚杆）。锚索沿煤层走向布置5排，锚索配合直径18 mm的钢筋托梁联合支护顶帮，锚索采用1根股主丝与7股高强度低松弛预应力钢绞线（ϕ17.8 mm×9.2 m），配合高强度锁具和可调心托板起到贴紧岩面。

（2）顶板及两帮采用“W”钢带支护，间距0.8 m，排距1 m，“W”钢带规格为2 880 mm×220 mm×3 mm，钢带眼孔间距0.8 m，两端留设140 mm。

（3）金属网材料为10#高强度冷拔丝编制而成，网孔规格为50 mm×50 mm；竹笆规格为1.2 m×0.6 m×10 mm（长×宽×厚）。

（4）锚杆托盘由180 mm×180 mm×35 mm的正方形钢板压制成；锚索槽钢托盘规格为350 mm×16 mm×8 mm（长×宽），配合高强度可调锁具和可调心托板。

（5）采用低黏度树脂锚固剂，型号为CK2350型。

2.3 巷道支护效果

在下区段3215-2、43回风巷使用以上支护方案后，在采煤工作面回采期间，回采巷道的变形量基本能保证回采的要求。与以往的锚网支护相比，节约了大量的维护时间，减少了巷道的维护量，为采煤工作面稳产提供了有利条件，为采掘衔接创造了有利的条件。

3 结论

大倾角松软煤层高应力区煤巷加长锚索长度，使锚索打入坚固岩层，开成稳定的锚固结构体支护，采用强力锚杆+金属网+W钢带+竹芭护煤层组合形成二次主动联合支护技术，施工组织和施工工序简易，工人劳动强度低，实现了快速安全施工。杜绝了因支护不到位，造成大倾角松软煤层高应力掘进巷道片帮、漏顶现象。