应力集中区大跨度长距离小角度巷道贯通支护优化系统研究

摘要 应力集中区一直是煤矿掘进施工的支护重点，同时大跨度长距离巷道贯通为支护提出了更高的要求，通过科学设计论证和系统考评，具体施工工艺如下：1、贯通前通过在贯通一侧使用锚索配合双棚铁板;2、将贯通位置原巷道棚梁在贯通一侧距牙壳600mm处施工一排木点柱，加强贯通点支护;3、贯通后，在两处巷道顶板采用锚网梯索支护。巷道顶板每隔一排施工1根锚梁代替钢筋梯，锚梁1、3、5孔施工锚索;4、贯通后，为方便施工可将3下1101外切贯通侧棚腿临时撤除，待贯通施工全部完成后恢复贯通侧棚腿，并将支护的木点柱按照3下1101外切改造巷道方位进行施工，保留了巷道运输功能。该施工工艺成功解决了大跨度长距离小角度巷道贯通的难题，同时保证了应力集中区巷道顶板安全;同时木点柱沿巷道帮部方位布置，保留了巷道运输功能，为解决应力集中区大跨度巷道贯通掘进施工提供了宝贵经验。

关键词 ： 应力集中区  大跨度长距离   小角度巷道  贯通

一、 前言

应力集中区一直是煤矿掘进施工的支护重点，同时大跨度长距离巷道贯通为支护提出了更高的要求，蒋庄煤矿3下煤层为本矿主采煤层，3下1101外切改造采用锚网梯索支护，3下1101外切采用架棚支护，3下1101外切改造与3下1101外切方位一致，沿方位角a=294°施工到指定位置，然后通过两次调向a=290°、a=286°与3下1101外切贯通。由于贯通时3下1101外切改造与3下1101外切两巷道之间夹角较小，所以两巷道贯通时跨度较大。同时3下1101外切位于应力集中区，巷道矿压显现明显。3下1101外切改造采用锚网梯索支护，3下1101外切采用架棚支护。如何保证在应力集中区、不同的支护条件下，大跨度长距离小角度巷道实现安全贯通是需要解决的难题。经多方面科学设计论证和系统考评，决定贯通前，将3下1101外切贯通区域棚梁靠近贯通侧使用锚索锚固，并在该侧距离棚梁牙壳600mm处施工一排木点柱，方便施工时抽掉棚腿出货。3下1101外切改造在贯通区域顶板每隔一排使用锚梁代替钢筋梯，强化顶板支护;贯通施工后，加固3下1101外切贯通处铁棚，并将木点柱沿巷道帮部的方位施工，保留了巷道运输功能。该施工工艺成功解决了3下1101外切改造与3下1101外切大跨度贯通的难题，同时保证了应力集中区巷道頂板安全，保留了巷道的运输功能。

二、工程简介

蒋庄煤矿3下1101外切改造与3下1101外切方位一致，沿方位角a=294°施工到指定位置，然后通过两次调向a=290°、a=286°与3下1101外切贯通。由于贯通时3下1101外切改造与3下1101外切两巷道之间夹角较小，所以两巷道贯通时跨度较大。同时3下1101外切位于应力集中区，巷道矿压显现明显。3下1101外切改造采用锚网梯索支护，3下1101外切采用架棚支护，支护形式的不同也为巷道贯通处顶板支护带来了难题。为确保应急集中区大跨度巷道贯通顶板安全，我矿和区队技术人员经过反复研究和现场实践，经多方面科学设计论证和系统考评，确定了大跨度巷道贯通施工工艺，具体方法如下：

1、贯通前，将3下1101外切贯通位置原巷道棚梁在贯通一侧距牙壳400mm处使用锚索（使用QLMK18锚具，长度6.25m的1×7-17.8预应力钢铰线，每根锚索用2块MSCK2370树脂锚固剂锚固，锚固长度不少于1500mm，钢绞线露出锚具的长度为150～250mm）配合双棚铁板（规格为长×宽×厚=260×120×10mm）进行锚固，加强贯通点支护。

2、将3下1101外切贯通位置原巷道棚梁在贯通一侧距牙壳600mm处施工一排木点柱，加强贯通点支护（木点柱布置如附图一所示）。

3、待上述维护工作完成后，迎头方可继续施工直至贯通。

4、贯通后，3下1101外切改造与3下1101外切之间巷道顶板采用锚网梯索支护。巷道顶板每隔一排施工1根锚梁代替钢筋梯，锚梁1、3、5孔施工锚索（位置如图所示）。锚梁长度为4000mm，采用14#槽钢加工，预留5个φ40mm眼，间距900mm，排距1100mm，循环进尺1.1m，支护紧跟迎头。3下1101外切改造两帮每排各布置4根规格为φ22×2400mm左旋预应力阻尼锚杆，挂规格为长×宽=3600×1200mm的铁丝网，锚杆间排距为1000×1100mm（当帮部松软易折帮时，锚杆排距为1100mm）。最上部和最下部锚杆分别倾斜向上、向下布置，与巷道帮部夹角≥75°，中间锚杆与帮部垂直，最上部锚杆均距顶板300mm。

5、贯通后，为方便施工可将3下1101外切贯通侧棚腿临时撤除，待贯通施工全部完成后恢复3下1101外切贯通侧棚腿，并将支护的木点柱按照3下1101外切改造巷道方位进行施工（木点柱布置如附图二所示）。

该施工工艺成功解决了3下1101外切改造与3下1101外切大跨度贯通的难题，同时保证了应力集中区巷道顶板安全;木点柱沿3下1101外切改造巷道帮部方位布置，保留了巷道运输功能。

三、应用推广情况：

蒋庄煤矿3下1101外切改造、3下1101外切等巷道。

四、主要创新点：

1、创造性得基于架棚支护、锚网梯索支护两种不同形式，根据应力集中区大跨度小角度巷道贯通现有条件，选用棚梁靠近贯通侧使用锚索双棚铁板锚固，再结合点柱，多种支护形式，该施工工艺成功解决了3下1101外切改造与3下1101外切大跨度贯通的难题;

2、该施工工艺成功同时保证了应力集中区大跨度长距离小角度巷道贯通区域顶板安全，也为工人安全工作、矿井安全生产提供了安全环境;

3、点柱的使用沿3下1101外切改造巷道帮部方位布置，保留了巷道运输功能。

五、经济效益和社会效益：

1、通过在3下1101外切改造与3下1101外切大跨度小角度贯通区域创造性得优化支护工艺，成功解决了应力集中区大跨度小角度巷道贯通的施工难题;

2、同时该施工工艺保证了应力集中区巷道顶板安全，极大的解决了施工时的安全隐患，也为工人安全工作、矿井安全生产提供了安全环境;

3、现如今单体液压支柱在煤矿支护方面应用广泛，可以借鉴用单体液压支柱代替木点柱更加高效、快捷;

4、缓解了采掘衔接紧张的局面，有较好的推广应用价值，值得类似地质条件下的巷道开口施工借鉴。为安全解决应力集中区大跨度巷道贯通掘进施工提供了宝贵经验。

参考文献（References） ：

[1]张惠峰.应力集中区巷道支护工艺优化[J]. 山东煤炭科技， 2019，12（015）： 53-74.

[2]肖超， 郑怀昌等.基于集对分析的石膏矿采空区稳定性评价[J]. 中国矿业： 自然科学版， 2014，23（10）： 107-112.

[3]张召冉. 炮掘岩巷掘进影响因子系统分析及综合评价研究 [D]. 北京： 中国矿业大学， 2013

作者简介：肖超（1989年1月8日），性别 男，民族 汉，籍贯山东省枣庄市市中区，学历 研究生，职称 助理工程师，研究方向煤矿掘进工程技术及采空区稳定性研究。