复杂条件下掘进巷道过巷贯通支护技术优化

韩图门乌力吉

（晋能控股集团有限公司，山西 大同 037001）

1 概述

1.1 巷道布置情况

晋能控股集团麻家梁矿14206 运料斜巷位于井田一采区，巷道南部为采区辅运大巷，东部为14205 工作面，西部为14206 运输顺槽，北部为实煤区。

14206 运料斜巷掘进长度为85 m，巷道断面规格为宽×高=4.2 m×3.5 m。巷道从采区辅运大巷以120°方位角以7°俯角下山掘进，巷道下山掘进40 m 后进入采区回风巷下方，然后平掘进5 m后再以7°仰角上山掘进，掘进到位后与14206 运输顺槽贯通，贯通时运料斜巷与运输顺槽夹角为30°，如图1所示。

图1 14206 运料斜巷平面布置

1.2 煤层赋存情况

14206 运料斜巷掘进期间揭露的煤层为山西组4#煤层。该煤层较为稳定，厚度变化小，全煤厚度8.40～9.45 m，平均9.07 m。煤层结构复杂，夹石2～3 层，一般为3 层，夹石厚度最大可达0.40 m，煤层顶底板岩性如表1所示。

表1 4#煤层顶底板岩性汇总

2 巷道掘进支护技术难题

14206 运料斜巷初步设计采用“锚杆（索）+ 金属网+W 型钢带”联合支护，存在以下问题：

1）过巷段顶板支护不合理：14206 运料斜巷以7°俯角掘进至回风巷底板下方时，通过实测两巷层间距为1.6 m，且层间主要以4#煤层为主，4#煤层稳定性差，煤层受夹矸影响成层状结构，导致两巷之间煤体承载能力低[1-4]；而初步支护设计中顶板锚杆长度为2.5 m，锚索长度为6.0 m，锚杆（索）支护在过巷段无法进行有效支护。

2）贯通口处三角煤柱预留难度大：14206 运料斜巷贯通后与运输顺槽夹角为30°，巷道贯通后两巷之间三角煤柱宽度小，从贯通口向运输顺槽机头方向4.0 m 范围内煤柱最大宽度为3.0 m，该区域三角煤柱采用传统单锚杆支护效果差，受应力影响很容易垮落，导致贯通口空顶面积大，支护难度大[5]。

3 巷道掘进支护优化

3.1 过巷段人工复合顶板施工

为了解决近距离煤层巷道顶板支护难度大、支护效果差等技术难题，决定对14206 运料斜巷过巷段施工人工复合顶板。

（1）14206 运料斜巷掘进至距回风巷下方3.0 m处时停止掘进，并在回风巷设计顶板位置进行起底施工，采用松动爆破起底施工工艺，起底长度为6.0 m，起底宽度为4.5 m，深度为1.6 m，起底后及时清理煤矸。

（2）回风巷起底完成后，对起底处铺设密集工字钢梁，工字钢梁长度6.0 m，钢梁两端各焊制一个直径为30 mm 圆孔，起底处共计铺设40 根工字钢梁。钢梁铺设完成后在钢梁两端各穿拉一根锚索，在两端采用锁具进行固定。

（3）钢梁铺设完成后对起底处采用混凝土浇筑，混凝土浇筑厚度达0.6 m 后，在浇筑面上埋入3 组长度为1.2 m，直径为22 mm 左旋无纵筋螺纹钢锚杆，每组3 根，锚杆布置间距为1.6 m，排距为2.0 m，如图2所示。

图2 14206运料斜巷过巷段复合顶板施工断面

（4）锚杆埋入后继续浇筑，当浇筑面与回风巷底板平整后停止浇筑并对浇筑面进行整平，然后在每组锚杆外露端安装一根工字钢梁，钢梁长度为4.5 m，钢梁上均匀布置3 个直径为30 mm 圆孔，钢梁安装后采用螺母将其预紧。

（5）复合顶板施工后巷道继续掘进，过巷掘进期间为了进一步提高复合顶板稳定性，在过巷段架设密集工字钢棚，钢棚架设间距为0.5 m，采用锚杆将棚腿与两帮进行固定，共计架设10 架矩形钢棚。钢棚架设完后在钢棚顶梁上方铺设四排长度为5.0 m 工字钢梁。

3.2 三角煤柱柔模浇筑支护

为了提高14206 运料斜巷贯通口处顶板稳定性，避免因三角煤柱垮落导致贯通口顶板失稳现象，决定对三角煤柱采取柔模浇筑支护。

（1）14206 运料斜巷贯通后首先在垮落的三角煤柱区域支设四排木柱，共计9 根，最宽处支设3根，木柱长度为3.5 m，直径为300 mm，木柱支设排距为1.0 m，间距为1.4 m，木柱支设完成后保证木柱支设牢固可靠。

（2）为了保证三角区域柔模浇筑后浇注体与实煤区煤柱胶结为整体，在支设木柱最宽区域向实煤区煤柱施工2 排单锚杆支护，每排3 根，锚杆间距为1.0 m，排距为1.5 m，如图3所示。

图3 14206 运料斜巷贯通口处三角煤柱柔模浇筑支护

（3）木柱支设完后在支设木柱区域周围挂金属网并进行固定，然后人工支盒，盒板采用长度为3.0 m，宽度为0.3 m，厚度为50 mm 木板。当支盒高度达1.0 m 时对支盒区域进行混凝土浇筑，浇筑到位后继续支盒，依次类推直至浇筑体与顶板接触严实。

（4）混凝土内水泥、沙子、石子配比为1∶2∶2，柔模浇筑期间必须采用振动泵将浇筑区震动严实[6]，浇筑后混凝土强度不得低于C20。

4 结论

截止2020年8月14日14206 运料斜巷已掘进到位，对巷道掘进期间施工人工复合顶板以及柔模浇筑施工后，通过现场观察发现：

1）与原生煤层顶板相比，人工复合顶板稳定性强、承载能力高、隔绝效果好，解决了传统近距离煤层间岩体稳定性差、支护难度大、支护效果差等技术难题，避免了顶板垮落事故发生。

2）对14206 运料斜巷贯通口处三角区域施工柔模浇筑支护技术后，解决了因三角煤柱预留难度大、支护效果差，导致三角煤柱垮落，造成贯通口空顶面积大等技术难题，提高了三角区域稳定性。