复杂条件大断面沿空掘巷锚索网支护设计

[摘要] ：针对潘二矿12224工作面复杂条件下大断面沿空掘巷工程中存在的技术难题，进行了大断面沿空掘巷锚索网支护方案设计。工程实践结果表明：锚索网联合支护，保证巷道安全高效使用。

[关键词]：采空区下 大断面 沿空掘巷 锚索网支护

随着煤炭资源的开采，逐步转入深部煤层的开采。安徽省两淮地区的煤层已经开采至-600至-800m左右，而淮南矿区处于该段层位的煤层间距较近，为近距离煤层开采[1]，同时由于生产接替问题突出，一些矿未等到上层煤覆岩垮落稳定便进行了下层煤的开采，由于采空区侧向煤体残余支承压力以及新开工作面边界煤柱的影响，导致巷道在掘进期间产生较大的变形[2]，因此当工作面开采时，受采动影响，巷道变形更加的明显，这将影响巷道的正常使用，甚至带来安全隐患[3]。因此需要针对复杂地质条件下的沿空掘巷进行支护设计。

1. 工程概况

12224工作面位于潘二矿西二采区，该面南段14124和12124工作面均已开采完成，北以设计标高为准，东起西二采区上山，西以F212-1断层为界。其上覆12225、12126、12226工作面已回采完成。12224工作面标高-360m～-450m，12224上顺槽设计工程量1233.1m，位于14125采空区煤柱下方，边界留10m煤柱，巷道跟顶掘进，巷道断面：宽×中高=5.2×3.4=17.68m2。

12224工作面老顶为砂质泥岩和5-1煤，砂质泥岩厚度为1.8～2.6m，平均厚度为2.4m，5-1煤厚度为0.7～2.2m，平均厚度为1.3m，黑色，粉末状为主，半暗型；直接顶为砂质泥岩与粉细砂岩互层，厚度为3.8～11m，平均厚度为7.0m；直接底为泥岩，厚度为0.8～11m，平均厚度为6.0m；老底为砂质泥岩，厚度为0～16.5m，平均厚度为4.0m，灰色，含砂泥质结构。

2. 巷道支护技术分析及技术对策

2.1巷道支护难点分析

1）12224工作面4煤直接顶板为3.8～11.0米的砂泥岩互层结构，成分主要以砂质泥岩为主，其间夹厚为0.2～0.5m粉细砂岩薄层，且该层垂向裂隙发育，局部岩性破碎，顶板围岩的稳定性差。

2）12224工作面上顺槽区域上覆有14125、12125及12126采空区，工作面一帮为同层煤采空区煤柱，另一帮为上层煤采空区煤柱，煤柱中存在的支承压力易造成巷道围岩破坏严重。

3）工作面上覆5-1煤与本工作面的4-2煤的层间距平均为7米左右，局部区域层间距小于6m，因此当巷道上方为5-1煤工作面采空区时，不仅锚索会穿透顶板而导致顶板淋水，而且还可能由于锚索没有着力点，而导致顶板岩梁离层跨落。

4）巷道高帮不仅为煤柱帮，而且巷道断面大，12224工作面上顺槽断面达17.68m2，因此对巷道的稳定性要求高。

2.2 巷道支护技术对策

1）锚杆和锚索均采用组合支护。其目的，一是为了增大锚杆和锚索的护表面积，减轻单体锚杆和锚索因与围岩局部接触产生的点载荷作用而造成围岩挤压破坏，二是为了提高顶板支护的整体性，从而有利于维护顶板的完整；

2）防顶板岩梁沿煤帮整体跨落措施。由于12224上顺槽位于12125采空区下方，而工作面上覆5-1煤与本工作面的4-2煤的层间距平均为7米左右，局部区域层间距小于5m，为了防止顶板沿煤帮整体跨落，应通过改进顶板锚索的布置方式，使顶板支护结构体形成一类似于桁架的斜拉结构，从而可避免顶板沿煤帮整体跨落。

3）有效的减跨加固措施。由于12224上顺槽位于14125采空区边缘下方，巷道处于14125工作面侧向支承压力影响范围内，而材料力学知识可知，巷道的弯矩与其所受的跨度呈平方关系增大，为了提高支承压力下岩梁的承载能力必须要对岩梁进行减跨，防止顶板出现漏冒顶事故。

3.大断面沿空掘巷锚索网支护技术方案

为了保证沿空掘巷的安全，我们进行了大断面沿空掘巷锚网索支护设计。在断层破碎带附近及顶板淋水地段，采用U型钢架棚支护或调整锚索网支护参数。

12224上顺槽锚索网支护设计见图（a）（b）所示。

锚网索布置参数如下：

顶板锚杆间排距：940×800mm；锚索布置： 16#槽钢“3-3”交错+W钢带“2-0”布置；巷帮锚杆间排距： 800×800mm；顶板锚杆：Φ22×2500mm；巷帮锚杆：Φ22×2500mm；顶板锚索：Φ21.8×6500/5300/4300mm；煤柱帮锚索：Φ21.8×4300mm；16#槽钢：长度（2.4m、3.6m）；顶板钢带：W（5.0m）；巷帮钢带：W（1.0m或2.8m）；金属网：8#镀锌铁丝机械编制，网孔〈50×50mm；顶网规格：5800×1000mm；高帮网规格：4000×1000mm；低帮网规格：3400×1000mm；锚索安装预紧力：≮120KN（顶板），≮90KN（煤柱帮）；顶板锚杆安装预紧力矩：≮180Nm；巷帮锚杆安装预紧力矩：≮180Nm；锚索安装深度：6200/5000/4000mm；顶板锚索锚固长度：1800mm；煤柱帮锚索锚固长度：1200mm；顶板锚杆安装深度：2450mm；帮锚杆安装深度：2450mm；顶锚杆锚固长度：≮1200mm；帮锚杆锚固长度：≮600mm；锚杆锚固力：≮120KN（顶板），≮100KN（巷帮）；锚索锚固力：≮350KN；锚杆（锚索）钻孔直径：Φ30mm；锚索锚固剂：每孔3支Z2360（顶板）；每孔2支Z2360（煤柱帮）；顶板锚杆锚固剂：每孔2支Z2360；巷帮锚杆锚固剂：每孔1支Z2360。

4. 小结

针对复杂条件大断面沿空掘巷巷道支护难题进行了锚索网组合支护设计，选用的支护参数合理，可满足巷道支护需求，支护效果良好，保证巷道的安全使用。

参考文献

[1]胡金鉴，周广飞，武晓明，杨科. 近距离采空区下大采高综采面矿压演化规律研究[J]. 煤炭工程， 2012 （8）： 75-78.

[2]韩玉林. 近距离煤层开采区段煤柱留设研究[J]. 中国煤炭工业，2011： 46-47.

[3]贺安民. 近距离煤层重复采动面过沟谷矿压显现规律研究[J]. 陕西煤炭，2013，（1）：4-8.