大倾角破碎复合顶板煤巷掘进支护技术研究

摘 要：回风巷伪斜运输下山煤层倾角为34~39＝荆刂是榭龈丛樱グ甯春掀扑椋谙锏谰蚪讨谐鱿至硕グ迨取⒚罕谄镅现氐任侍狻R愿霉ぷ髅嫦殖∥匝榈氐悖芯扛丛犹跫孪锏谰蚪讨谐鱿值奈侍猓攵蕴菪蜗锏蓝厦嬷贫尚行灾Щし桨覆⑷〉昧己眯Ч？

关键词：大倾角 破碎复合顶板 顶板失稳 片帮严重 梯形巷道

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）007-042-02

1 前言

巷道施工过程中，巷道支护尤其是复杂条件下的大倾角巷道支护依然是一个技术难题。从目前现有的巷道支护技术来讲，第一种是最初的砌碹、架棚、金属支架支护等，该类支护属于被动支护形式；第二种是以锚杆支护为核心的主动支护，例如锚网、锚喷及锚杆索联合支护等。现阶段最先进的巷道支护技术是从改变围岩内部结构、改善围岩整体性能入手的主动支护形式。

本文结合新疆焦煤集团二一三零煤矿11221回风巷伪斜运输下山的实际地质条件，以巷道顶板冒顶、煤壁片帮控制为主要切入点，对大倾角条件下掘进过程中存在的问题进行研究。

2 巷道概况

该巷道位于1-1#煤岩层中，1-1#煤层在该区域内赋存较稳定。煤层厚度为2.20-3.83m，平均厚度为2.90m；煤层倾角为34~39＝荆妹翰阄倍ノ？.18m厚的炭质泥岩。煤层直接顶板为3.58m厚的炭黑色薄层粉砂岩、肉红色中砂岩、灰白色粉砂岩，互层、层理发育而成。老顶为15.25m厚的灰黑色粉砂岩与铁红色细砂岩互层、层理发育而成，并且风化易碎。煤层底板以粉砂岩为主，个别为粗砂岩及细砂岩互层、层理发育而成，裂隙为钙质充填。施工范围内无断层及褶，煤层底板为不稳定底板，煤层围岩多为粉砂岩、结构面为层理面，次为局部地段的节理及裂隙。该工作面掘进区段离地表较近，在掘进过程中有地表水的影响，工作面上部有原来1#煤层采空区，在掘进到该区段时要进行采空区探放水工作。工作面在巷道掘进过程中还会受到原上部采空区的影响。

3 方案设计

11221回风巷伪斜运输下山按照方位角262′38″，-10坡度掘津教中按照中线施工掳锟谒担躺？000mm铁水槽，及时排除地表水对工作面造成的影响。该工作面自开口位置起掘进约219m至+2200m水平（底板），按方位角283′40″施工至+2200m水平11221回风巷拐点处，巷道长度216.2m，坡度3‰，再按方位角286′36″施工+2200m水平11221回风巷，巷道长度68.5m，坡度3‰，该巷道在施工过程中，每间隔300m在巷道下帮设置一个材料硐室。

掘进与支护顺序作业，工作面采用临时支护、特殊支护以及永久支护相结合的方式，巷道支护紧跟工作面。11221回风巷伪斜运输下山选用锚网梁+锚杆索联合支护方式，巷道上下帮、顶板锚杆选用 =16mm，L=2300mm的圆钢锚杆，巷道上帮最下根锚杆选用 =16mm、L=1800mm的圆钢锚杆，巷道顶板锚杆选用 16mm，L=1600mm的圆钢锚杆，支护间排距为1200mm00mm，排列方式为“三花”；巷道顶板锚索托梁选用L=2500mm的11#矿用工字钢加工而成的“一梁两索”一字梁，锚索排距5m，顶板锚索选用原材料为 =5mm扛咔慷取⒌退沙凇⒄辰崾礁纸氏撸=15.24mm，锚深9m，锚索长9.3m；巷道上帮锚索托梁选用L=2500mm的11#矿用工字钢加工而成的“一梁两索”一字梁，锚索托梁排距7.5m（11#矿用工字钢中对中），锚索选用原材料为 =5mm扛咔慷取⒌退沙凇⒄辰崾礁纸氏撸=15.24mm，锚深6m，锚索长6.3m，锚固剂选用ck2335型树脂锚固剂，锚网选用经纬金属网，每间隔20cm用12#铁丝捆紧。巷道支护断面图及顶板支护图如图1，图2。

4 工程实践及经济效益分析

工作面煤体强度低、节理裂隙发育，且受构造带及动压的影响，是典型的复杂难支护巷道。在采用“锚杆索+一字梁”联合支护方案后，巷道围岩整体承载能力得到大幅度提高，巷道的破坏程度明显降低。据成巷一个月后对巷道围岩表面位移的观测，顶板最大下沉量5mm， 底鼓量11mm，两帮移近量16mm。该支护方案降低了巷道的失修率，减少了修复次数，避免了短期内反复修复的现象，从而大大降低了成巷成本，提高了矿井的成巷掘进速度。

5 结论

（1）复杂条件下的 Ⅳ，Ⅴ类巷道包括软岩巷道、受采动强烈影响巷道、围岩破碎巷道、强烈底鼓巷道等，工作面巷道兼具上述几类巷道的特点，巷道围岩性质不稳，受采动影响较大，围岩变形量很大。分析研究这类巷道的支护技术有重要的现实意义和应用价值。

（2）结合工作面实际条件确定巷道支护原则为：顶板采用锚杆索联合支护系统，锚索梁的应用使梯形巷道顶板支护形成一个统一的整体，提高了顶板稳定性；上帮最下部锚杆带偏角打入煤壁以控制底臌，煤帮采用“锚杆索+金属网”的联合支护方式，有效控制了片帮现象的发生。

（3）复杂条件下大倾角巷道的联合支护实践表明该方案的支护系统适用于这类巷道的支护，应用后技术经济效果显著。

参考文献：

[1] 李海亮，王连国，吴宇，等.复杂难支护巷道锚注支护技术研究[J].煤炭科技，2008（2）.

[2] 侯朝炯，柏建彪，张农，等.困难复杂条件下的煤巷锚杆支护[J].岩土工程学，2001，23（1）.