受邻近掘进扰动影响下的巷道支护设计优化

杨 涛 杨皓博

(1.陕西彬长胡家河矿业有限公司，陕西 长武 713600；2.陕西彬长小庄矿业有限公司，陕西 彬州 713500）

1 工程概况

陕西彬长胡家河矿业有限公司开采4#煤层，井下正掘进402104工作面回风顺槽。根据工作面综合柱状图可知，直接顶为均厚6.5 m的砂质泥岩，基本顶为厚3.2 m的中粒砂岩，直接底为均厚1.5 m的砂质泥岩，基本底为厚12.5 m的中粒砂岩。

402104工作面回风顺槽为矩形断面，沿煤层底板布置，掘进毛宽5.5 m，毛高3.45 m，毛断面积18.975 m2，净宽5.4 m，净高3.2 m，净断面积17.28 m2。402104工作面回风顺槽掘进时受邻近402103工作面回风巷掘进影响，区段煤柱30 m，处于应力集中区域，原锚网索支护参数不合理，导致巷道底鼓，两帮收敛，顶板下沉量大，顶底板移近量最大可到550 mm，两帮移近量最大可达510 mm，巷道围岩变形严重问题亟需解决。

2 支护优化

2.1 原支护存在的问题

（1）巷道直接底为泥岩，在掘进期间，底板岩层遇水发生软化、膨胀，引起巷道底板变形，如图1。

图1 巷道底鼓变形图

（2）原支护材料中锚杆未配备减摩垫圈，导致锚杆预紧力不足。相同锚杆预紧扭矩下，减摩垫圈的增加能够有效提高锚杆的预紧力，能到起到很好的支护效果。

（3）回风顺槽顶板和两帮破碎段较多。原支护顶板和两帮锚杆间排距为800 mm×800 mm，但现场观测效果并不好。

2.2 支护参数优化

针对原支护的不足，选择改进支护参数，采用锚网索+W型钢带+槽钢联合支护，增加支护整体性。402104回风顺槽顶板锚杆间排距为700 mm×900 mm，共布置8根；两帮锚杆间排距为700 mm×900 mm，每帮布置4根；顶板锚索间排距为1400 mm×1000 mm，共布置3根。具体支护参数如下：

（1）顶板及两帮锚杆。采用Φ22 mm×2500 mm锚杆，每根锚杆使用MSZ23/60和MSK23/60型树脂锚固剂各1卷，配套使用托盘、螺母和减摩垫圈。

每根锚杆锚固力≥110 kN，帮部锚杆扭矩为200 N·m，顶部为240 N·m。

（2）顶板锚索。采用Φ21.8 mm×8800 mm锚索，每排打设3根，匹配托盘和锁具。每孔放置3卷MSZ23/60和1卷MSK23/60型树脂锚固剂，锚索锚固力≥300 kN，张拉预紧力≥210 kN。

（3）网片。回风顺槽顶板采用900 mm×1700 mm金属网，两帮采用规格800 mm×3800 mm塑钢网。相邻两张网片之间用铁丝进行固定，双排扣距为200 mm。

（4）W钢带。回风顺槽顶板W型钢带规格为BHW-280-3.0-5.1，匹配锚杆逐排打设。槽钢托梁：长度2 m、1.6 m的锚索孔距配套使用锚索锁具和托盘。2根锚索固定一根托梁，槽钢拖梁布置为“323”迈步式。402104工作面回风顺槽支护断面图如图2。

图2 402104工作面回风顺槽支护断面图

3 支护效果分析

402104工作面回风顺槽支护参数优化后，在巷道围岩500 m和700 m处各布置1个测点，监测巷道围岩两帮内移量、底鼓量和顶板下沉量。观测周期为80 d，频率为5 d/次。观测数据汇总得图3所示。

图3 402104工作面回风顺槽围岩位移曲线图

由图3可以看出，402104工作面回风顺槽在采取优化支护方案后，两帮内移量和顶底板移近量在一个月后开始趋于稳定状态，最终402104回风顺槽两帮内移量稳定在90 mm，底鼓量稳定在120 mm，顶板下沉量稳定在70 mm，为原支护巷道掘进初期顶底板变形量、两帮变形量的34.5%和17.6%。证明巷道优化设计效果良好，围岩变形得到有效控制。

4 结论

针对402104工作面回风顺槽受邻近402103工作面回风巷掘进影响巷道变形严重问题，对巷道支护设计参数优化，加密了锚杆间距，增加了锚杆、锚索预紧力，围岩变形量大幅度减少，掘进速度提高，减少了维修巷道成本，取得良好效果。