8112 大断面切眼二次成巷联合支护技术应用

何庆帅

（晋能控股煤业集团四老沟矿，山西 大同 037003）

我国目前许多矿井采用一次采全高综采工艺开采厚煤层。一次采全高综采设备尺寸一般较大，滚筒直径已经达到3.0 m 以上，液压支架超过8.0 m。为满足设备安装和采掘需求，大断面开切眼已逐渐成为常态。大断面切眼顶板跨度大、维护困难，这给开切眼巷道的围岩稳定控制带来了一定的技术难题[1-3]。近年来，越来越多的专家学者关注到了大断面巷道成巷支护技术的研究，形成了如锚索网架、复合锚索架等支护技术[4-6]，指导了大断面切眼成巷支护。

1 工程概况

四老沟矿8112 工作面开采C3～5#层，地面标高1408～1504 m，工作面标高938～966 m，井下位于主运大巷东北部。工作面东部为该矿与白洞矿矿界，西部为已采的8102 工作面，北部未开拓。工作面煤厚1.2～7.9 m，平均厚度4.6 m，煤层结构复杂，煤层倾角0°～6°，平均倾角2.5°。煤层基本顶为粗砾砂岩，灰色，成分以石英为主，长石次之，胶结致密，分透性中等，平均厚度4.9 m；直接顶为含砾粗砂岩，灰色，成分以石英为主，砾径2～10 mm，胶结较致密，磨圆度差，次棱角状，分选性一般，平均厚度8.3 m；伪顶为砂质泥岩，灰黑色，块状，较硬，断口平坦，平均厚度0.3 m；直接底为高岭岩，褐色，块状，较硬，断口平坦，平均厚度0.6 m；基本底为砂质泥岩，灰色，块状，较硬，断口平坦，底部夹高岭岩，平均厚度1.8 m。8112 工作面采用走向低位综放采煤工艺，根据工作面生产地质特点和计划布置的采掘设备尺寸，8112 工作面切眼设计为矩形断面，设计断面尺寸9.1 m×3.7 m，设计切眼长度200 m。

2 大断面切眼二次成巷联合支护技术

8112 工作面大断面切眼顶板岩层跨度大，加之直接顶岩层为含砾粗砂岩，其强度较低，由此造成了8112 工作面切眼成巷及维护困难。为保证工作面切巷稳定，开发了大断面切眼二次成巷联合支护技术，实现大断面切眼的稳定控制。具体支护技术参数如下：

（1）一次掘巷支护技术方案

一次掘巷断面尺寸为4.1 m×3.7 m，顶板采用锚杆+锚索+W 钢带+金属网+单体液压支柱联合支护。锚杆采用直径22 mm、长度2000 mm 的左旋高强螺纹钢锚杆，间排距800 mm×1000 mm，锚杆配套规格130 mm×130 mm×10 mm 的垫片和规格450 mm×280 mm×4 mm 的W 钢护板；锚索采用直径21.8 mm、长度8300 mm 的钢绞线，间排距1600 mm×1000 mm；W 钢 带 厚4 mm、 宽280 mm、长3600 mm；金属网采用8#铁丝编制的规格为50 mm×50 mm 的菱形金属网。一次掘巷区域巷内支设一列单体液压支柱进行临时加强支护。单体液压支柱型号DW-45 型，距巷帮1800 mm 布置，排距1000 mm。非扩巷帮采用锚杆+金属网联合支护。锚杆采用直径22 mm、长度2000 mm 的左旋高强螺纹钢锚杆，间排距800 mm×1000 mm，锚杆组件同顶板支护一致；金属网采用8#铁丝编制的规格为50 mm×50 mm 的菱形金属网。扩巷帮采用锚杆+塑钢网进行支护。锚杆采用直径22 mm、长度2000 mm的玻璃钢锚杆，塑钢网规格50 mm×50 mm。具体支护参数如图1。

（2）二次扩巷支护技术方案

二次扩巷断面尺寸为5.0 m×3.7 m，顶板采用组合锚索+W 钢带+金属网+单体液压支柱联合支护。组合锚索采用两种规格的锚索交替布置，规格分别为直径21.8 mm、长度8300 mm 和直径21.8 mm、长度10 300 mm，间排距1100 mm×1000 mm；W 钢带厚4 mm、宽280 mm、长4800 mm；金属网采用8#铁丝编制的规格为50 mm×50 mm 的菱形金属网。二次扩巷区域巷内支设两列单体液压支柱进行临时加强支护。单体液压支柱型号DW-45型，分别距巷帮850 mm、3950 mm 布置，排距1000 mm。扩巷帮采用锚杆+塑钢网进行支护。锚杆采用直径22 mm、长度2000 mm 的玻璃钢锚杆，

塑钢网规格50 mm×50 mm。具体支护参数如图1。

图1 巷道支护断面图

3 切眼围岩控制效果

将开发的大断面切眼二次成巷联合支护技术（包括一次掘巷支护技术方案、二次扩巷支护技术方案）应用于8112 工作面切眼，在切眼成巷后，及时监测了巷道变形情况。如图2 所示， 8112 工作面切眼成巷后，其围岩变形大概可分为3 个阶段，切眼成巷快速变形阶段、切眼成巷缓速变形阶段以及切眼成巷稳定阶段。切眼成巷快速变形阶段发生在切眼成巷0～70 d 内。该阶段内切眼围岩变形速度较快，顶底板、两帮围岩相对移近速度分别约1.72 mm/d、1.32 mm/d，累计移近量分别为129 mm、99 mm。切眼成巷缓速变形阶段在切眼成巷75～145 d 内。该阶段内切眼围岩相对移近速度有所减缓，顶底板、两帮相对移近速度分别约为0.96 mm/d、0.59 mm/d，累计移近量分别为68 mm、41 mm。切眼成巷稳定阶段发生在切眼成巷145 d 后。该阶段内切眼围岩相对移近速度和移近量趋于0 mm。此时， 8112 工作面切眼顶底板、两帮累计移近量分别为198 mm、140 mm。根据现场考察发现，虽然试验切眼发生了一定的变形，但是其整体变形均较可控。综上，大断面切眼二次成巷联合支护技术实现了8112 工作面切眼成巷和围岩稳定控制。

图2 试验切眼围岩移近曲线图

4 结语

8112 工作面切眼顶板岩层跨度大，加之直接顶岩层为含砾粗砂岩，其强度较低，造成了8112 工作面切眼成巷及维护困难。一次掘巷支护技术方案采用螺纹钢锚杆+锚索+W 钢带+金属网+单体液压支柱进行顶板联合支护，采用螺纹钢锚杆+金属网进行非开采帮支护，采用玻璃钢锚杆+塑钢网进行扩巷帮支护。二次扩巷支护技术方案采用组合锚索+W 钢带+金属网+单体液压支柱进行顶板联合支护，采用玻璃钢锚杆+塑钢网进行开采帮支护。技术应用后，实现了8112 工作面切眼成巷和稳定控制。