大断面锚网支护巷道综掘快速成巷技术研究

杨玉江 焦作煤业（集团）新乡能源有限公司

一、工程概况

赵固二矿西轨道大巷沿二1煤层顶板施工，坡度为-3°，巷道在-760m左右，从巷道所处地段的地质情况来看，巷道伪顶为炭质泥岩，厚度0.2m左右，直接底是砂质泥岩，同时在部分地段也有一定量的细砂岩，巷道基本顶主要有细粒砂岩、中粒砂岩及粗粒砂岩。巷道底板主要为泥岩，这类岩石遇水容易出现膨胀的问题，基本底属于砂质泥岩，也含有少量的细砂岩。

二、巷道原支护存在的主要不足

巷道原支护参数为：巷道设计的断面宽×高：5.2m×3.3m，帮部采用高强度锚杆支护：长2.4m、直径20mm，顶板采用让压锚杆，长2.4m，直径20mm。锚索支护长6.5m，直径17.8mm的高强度锚索。在巷道的两帮与顶板的位置，每排均设置有钢筋梯，钢筋梯长度为5m，巷道两帮的上部的钢筋梯的长度为3.3m，下部选择的钢筋梯的长度为2.3m。在巷道顶板每排设置5根锚杆，间排距均为800mm，在巷道两帮的上部，每排设置2根，在两帮的下部每排设置2根，帮部锚杆的间排距为800mm×700mm。设计采用的锚索支护间排距均为1600mm。同时，在巷道的顶板和两帮选择使用的铺网支护，顶板网设计采用的是长×宽为1.9m×1.1m的金属网，两帮的位置选择使用的是长×宽为1.7m×0.9m的金属网，网孔的规格均为100mm[1]。

巷道选择使用上述支护方式支护后，对巷道整体的变形情况进行了全面的监测，得到了巷道围岩变形情况，见表1所示。

表1 巷道围岩变形情况表

从表1中可以看出，在24d的范围内，巷道两帮出现了相对较大的变形，巷道的顶板和底板整体的变形量较小，最大的位置变形量仅为6mm，顶板出现的离层量最大数值也仅为6mm，在巷道支护后的12d，巷道围岩整体较为稳定，之后的变形量非常小。从巷道原支护情况来看，原支护虽然较好保证了巷道稳定性，但是支护整体表现出明显的过于保守的问题，虽然保证了巷道稳定，但是支护成本较高，支护效率偏低，这对煤矿企业深部开采工作是较为不利的，因此，应当结合巷道实际情况，在保证巷道支护稳定的基础上，最大限度的压缩支护密度，有效控制支护成本[2-3]。

三、大断面锚网支护巷道综掘快速成巷技术要点

（一）锚杆支护信息动态设计“五步”法

该方法主要包含有5个步骤，具体见图1所示。

图1 锚杆支护信息动态设计“五步”法主要步骤

从该方法在巷道支护中的使用实践来看，该方法最大的优势是动态性与信息性较为明显，较好满足了当前煤矿企业开采深度不断增加，面临的开采难度不断提升的情况。

（二）锚杆支护信息动态设计“五步”法的具体应用

通过对巷道围岩整体变形情况的全面监测，得到了巷道围岩整体的变形情况相对较小，尤其是巷道顶板整体的变形量非常小，因此，本次选择使用锚杆支护信息动态设计“五步”法，充分考虑当前巷道支护所选择的锚杆、锚索支护的特点。经过研究得出，将本次巷道所使用的锚杆支护的排距延伸到900mm，锚杆的间距仍旧为800mm。同时，适当的减少锚索支护密度，将锚索支护从原设计采用的2-2支护方式，转变为2-1-2方式，间排距设计为2.6m×1.8m。在下步施工时，在前半个月的施工时，锚杆支护排距按照0.9m的方式进行支护，在后半个月的时间内，按照1m的间距进行支护[4-5]。

（三）巷道支护优化后围岩变形情况分析

在巷道翻修之后，本次继续对巷道变形情况进行了监测，主要了解巷道围岩变形情况，并对巷道支护情况进行全面的掌握分析，以得到的分析数据为基础，对巷道支护参数进行全面的优化。同时，对巷道支护过程中，面临的特殊情况，例如，支护遇到陷落柱、破碎带及各类断层等，均需结合实际地质情况，采取针对性的措施进行处置。在巷道支护优化之后，一个月的时间内，施工的长度超过了250m。同时，本次共布置了4个测站对巷道变形情况进行了全面的监测，本次监测的时间仍旧设定为24d，巷道围岩变形见图2所示。

图2 支护参数优化后巷道围岩变形曲线图

通过选择使用“十字交叉法”对支护参数优化之后，巷道围岩变形情况进行了全面的监测，从图2可看出，巷道在施工之后的第九天，顶板和底板最大的移近量为10mm，巷道的两帮收敛量为20mm，不论是顶板的下沉，还是出现的离层，均在8mm的范围内[6-7]。在巷道支护参数优化后的24d的时间内，底板和顶板的相对移近量最大的数值为14mm，两帮出现的最大移近量为20mm，同时，巷道顶板在深部的离层与在浅部的离层的数值均控制在了10mm的范围内，这表明巷道顶板整体的变形情况相对较小，总体在较长时间内处于稳定可控的范围。从上述数据表明，在对巷道支护参数进行优化之后，巷道整体仍旧处于稳定的状态，表明优化支护参数是合理的，能够较好的保证巷道在掘进期间整体的安全性与稳定性。同时，本次对锚杆、锚索支护的排距进行了扩大，锚杆、锚索的支护密度相对于巷道原支护有了明显的下降。每次掘进支护循环的进尺，从原支护条件下的1.6m，增加到了2m，同时由于锚杆、锚索打设数量的下降，较好的节约了支护所用的时间，使用到的锚杆、锚索数量也明显的下降，支护成本随之降低，较好的提升了巷道支护的掘进速度。

四、结束语

综上分析，在对赵固二矿西轨道大巷进行支护参数的优化之后，巷道支护质量在得到保证的基础上，巷道掘进支护的速度得到了明显的提升，巷道支护的成本也随之下降，整体取得了较好的支护优化效果，提升了巷道掘进的质效。因此，随着巷道支护难度的不断增加，在进行深部巷道支护时，不能一味的强调增加巷道支护的密度，虽然在一定程度上较好保证了巷道支护的整体效果，但支护成本的增加、支护效率的降低、支护难度的增加等问题较为突出，因此，煤矿企业需充分结合面临的巷道支护实际情况，科学设定支护方案，在保证巷道支护质量的基础上，最大限度的控制支护的成本，这对于推动煤矿企业在转型升级中的动力是非常关键的。