掘进巷道过构造应力区支护工艺优化设计

张文珠

（阳煤集团兴峪煤业有限责任公司，山西 阳泉 045000）

1 概况

阳煤集团兴峪煤业有限责任公司15201进风顺槽位于井田二采区西部，巷道东、南部为实煤区，西部为井田边界，北部布置三条大巷分别为采区轨道巷、采区运输巷、采区回风巷。施工巷道设计长度910m，矩形断面，巷道断面规格为宽×高=4.2×4.0m；15201回风顺槽沿15#煤层底板掘进，掘进煤层平均厚度为7.1m，巷道顶板预留煤层厚度为3.0m。

15煤直接顶主要以碳质泥岩为主，平均厚度8.1m,基本顶主要以石灰岩为主，平均厚度11.87m。根据兴峪煤矿地测科提供资料显示，15201进风顺槽西部存在一条与施工巷道同走向断层f0，断层落差30m，倾角55°，顺槽掘进至340m处进入f0断层应力区内，至380m过构造应力区，如图1所示。

图1 兴裕煤矿二采区15201工作面布置示意图

2 15201进风顺槽原支护设计及存在难题

2.1 施工巷道原支护设计

（1）顶板支护。初步支护设计顶板采用锚杆、锚索、钢带、金属网进行联合支护。顶板锚杆采用长度为2.5m，Ф22mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，顶板每排布置5根锚杆，锚杆间距为0.9m，排距为1.0m；顶板钢带长度为3.5m，宽度为0.15m，钢带与锚杆配套使用；顶板锚索采用长度为5.3m预应力钢绞线，每排施工两根，间距为3.0m，排距为3.0m；金属网采用长度为4.5m，宽度为1.2m，网格为50×50mm的菱形金属网，相邻两卷金属网搭接宽度为0.2m。

（2）护帮支护。初步支护设计护帮采用锚杆、钢带、金属网进行联合支护。锚杆长度为2.0m，Ф22mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，每排施工4根锚杆，锚杆间距为0.9m，第一根锚杆距顶板为0.5m，锚杆排距为1.0m；每根护帮锚杆配套一块长度为0.45m，宽度为0.28m钢带。

2.2 原支护过构造应力区存在的问题

（1）15煤直接顶为碳质泥岩，该岩石层与煤层交界处胶结不稳定，施工巷道在过构造应力区期间通过顶板离层钻孔发现，巷道靠近f0断层侧顶板出现离层现象，而初步设计中顶板锚杆长度为2.5m，锚固端位于煤层中，顶板出现离层时锚杆支护基本失效。

（2）15201进风顺槽在过构造应力区时顶板出现破碎现象，特别是靠近f0断层侧顶板与煤壁之间三角煤柱破碎严重，原支护设计中三角煤柱处未采取任何支护措施，在巷道掘进过程中三角煤柱预留困难，加大了巷道维护难度。

（3）施工巷道在过构造应力区时靠近f0断层侧巷帮破碎严重，巷道在掘进时片帮严重，原巷道护帮支护失效严重，巷帮移近量最大达0.5m，严重威胁着巷道施工安全。

3 15201进风顺槽支护优化设计

3.1 顶板支护优化设计

（1）当15201进风顺槽掘进至f0断层应力区，将顶板原支护设计中锚杆变更为锚索，锚索长度为4.0m，每根锚索配套三根锚固剂，两支MSK23/60，一支MSK23/35，锚索锚固端位于直接顶岩石层内。锚索间距为0.9m，排距为1.0m，每排锚索配套一根钢带，钢带采用“JW”型钢带，钢带长度为3.8m，宽度为0.28m。

（2）顶板单锚索采用长度为8.3m，Ф21.6mm预应力钢绞线，每排施工三根锚索，锚索间距为1.8m，排距为2.0m；顶板金属网采用长度为6.0m，宽度为1.2m菱形网，靠近f0断层侧巷帮延伸金属网长度为1.8m。

3.2 三角煤柱支护优化设计

为了提高掘进巷道三角煤柱稳定性，在15201进风顺槽过应力区期间，对三角煤柱采用安装“L”型钢带及施工角锚索进行维护。

（1）安装“L”型钢带。“L”钢带短边长度为1.5m，长边长度为2.0m，在两边上分别焊制两个Ф25mm的圆孔。“L”型钢带短边安装在顶板上，长边安装在靠近f0断层侧巷帮上，并采用锚杆进行固定（顶板两根锚杆，巷帮两个锚杆）如图2所示。

（2）施工角锚索。过应力区期间在15201进风顺槽顶板与巷帮夹角处施工一根角锚索，角锚索长度为4.0m，锚索施工完后采用长度为0.6m钢梁进行预紧，锚索间距为1.0m。

3.3 护帮支护优化设计

为了防止施工巷道过应力区出现严重片帮现象，15201进风顺槽巷帮架设“T”型钢棚进行维护。

（1）当15201进风顺槽掘进至构造应力区时在应力区侧巷帮架设“T”型钢棚，钢棚间距为1.0m，钢棚与钢棚之间通过顶梁进行连接，如图2所示。

（2）“T”型钢棚假设完后，在钢棚与巷帮之间填充水泥背板，水泥背板长度为1.2m，宽度为0.3m，水泥背板填充后必须确保背板与巷帮接触严实。

图2 15201进风顺槽过构造应力区支护断面示意图

4 结束语

兴峪煤业有限责任公司通过技术研究，分析了15201进风顺槽过构造应力区采用传统支护存在的问题，对原支护设计进行优化改进。实践证明，支护设计优化后15201进风顺槽在过f0构造应力区未出现顶板离层、煤壁片帮等现象，保证了巷道过应力区施工安全，提高了巷道掘进效率，取得了显著成效。