2215 工作面掘进补强支护优化

马 飞

（轩岗煤电公司刘家梁矿，山西 原平 034114）

现今顶板事故虽较以前有所减少，但作为煤矿五大事故之一，其危害仍不可小觑。合理有效的支护设计，除了能降低巷道支护成本费用，还能达到预期支护效果，减少冒顶事故的发生，保证矿井生产安全顺利进行[1-2]。但是在实际生产中，工作面经常会受煤岩层结构运动及采动应力的影响，造成原有的支护体失效严重，冒顶事故时有发生，所以经常需要进行合理有效的补强支护[3-6]。

1 概况

刘家梁矿2215 工作面位于221 采区中的第五个工作面，东部为221 区皮带下山巷，南边是2213区进风巷，西面和北面区域尚未采动。准备2215工作面的掘进巷道为矩形断面，采用左旋无纵筋螺纹钢锚杆+钢筋网+锚索+钢带+喷砼联合支护，全断面喷射C20 砼。

由于受2213 采空区影响，在560～1390 m 因应力增加导致多处局部下沉，巷道出现严重变形，尤其770 m、1180 m、1390 m 处顶板出现离层、大面积破碎并伴随着局部冒顶现象，需在原支护基础上进行补强支护。

2 补强支护

采用“短掘短支”掘进方式，紧跟工作面迎头进行永久支护。即过破碎带期间截割进度不要超过0.6 m，每次截割后立即进行支护。

2.1 顶板补强支护

2215 工作面在巷道中部布置施工组合锚索，起点为560 m 处，由外向里逐段进行。开工前先进行敲帮问顶、处理网包和离层煤矸等工作，然后补强支护，每次处理一段支护一段，不允许多段同时作业。顶板补强支护措施如图1。

图1 顶板补强支护措施图（mm）

2.1.1 临时支护

在顶板离层处作业时，临时支护采用3 根长4 m 的12#槽钢制作的滑移式前探梁。用吊环卡具将每根梁分别固定在施工地点的锚杆上，并用背板贴顶背紧控制顶板，然后处理离层煤矸，最后补强支护。

2.1.2 永久支护

支护方式：560～1390 m 组合锚索补强支护，采用三眼组合锚索支护方式。

材料规格：组合锚索采用的钢绞线参数为Φ17.8 mm×7300 mm，支护排距4800 mm。托盘规格为500 mm×500 mm×14 mm 碟形托盘。锚固力不小于285 kN，预紧力不小于180 kN。每根锚索安装两卷Z2360 型和一卷CK2335 型（在孔底）树脂锚固剂。锚索锁具外露150～250 mm。

2.2 两帮补强支护

采用锚网索钢带联合支护方式控制围岩，两帮补强措施如图2。

图2 两帮补强措施图（mm）

（1）锚杆。顶板采用左旋无纵筋螺纹钢Ф20 mm×2200 mm 锚杆，采用Z2360 和CKb2335 各一支进行锚固，配150 mm×150 mm×10 mm 规格的碟形钢托盘，间排距800 mm×800 mm。

锚杆必须使用调心球和减磨垫并正确安装，托盘卡入钢带槽内，调心球卡入托盘眼内。螺母拧紧，并且在锚杆处外露出10～50 mm 的长度。锚固力≥105 kN，扭矩≥200 N·m。

（2）锚索。顶板采用的钢绞线规格为Ф17.8 mm×6300 mm，间排距2400 mm×2400 mm，将原来的2-2 布置调整优化为3-2-3 布置，用一卷CKb2335 型和两卷Z2360 药卷进行锚固，锚固力≥285 kN，预紧力≥180 kN。使用300 mm×300 mm×12 mm 的碟形锚索托盘。

两帮使用Ф17.8 mm×3600 mm 短锚索代替锚杆护帮，每根锚索采用两卷Z2360 和一卷CKb2335型药卷进行锚固，锚固力≥285 kN，预紧力≥180 kN。使用300 mm×300 mm×12 mm 的碟形锚索托盘。间排距800 mm×800 mm。

（3） 网 片。 顶 板 采 用Φ6.0 mm×1000 mm×2000 mm 钢筋网。两帮采用菱形金属网，由8#铅丝编织而成，网孔为50 mm×50 mm，规格为1000 mm×2600 mm。网与网搭接≥100 mm，采用两排“三花”扭结而成的双股14#铁丝，链接长度≤200 mm，扭结≥3 圈。网片紧贴岩面铺设，破碎严重的区域要求铺双层网，且菱形网紧贴岩面。

（4）钢带采用W 型钢带，规格WD-280-3-4200、WD-280-3-1200。

3 结论

针对2215 工作面掘进遇到的问题，制定了针对性的补强支护形式和参数。通过现场观察发现，顶板蠕动变形速率得到了控制，顶板下沉量控制在120 mm 以内，顶板和底板的相对移近量减少了19.4%，两帮相对移近量减少了20.8%，锚杆失效率降至3%以下，锚索受力增大了10.5%，巷道掘进速率提高至7.4 m/d，保证了巷道快速且安全掘进。