麦捷煤业150505 开切眼支护初始设计

田伟

（山西寿阳潞阳麦捷煤业有限公司，山西 寿阳 045400）

1 概 况

巷道支护是煤炭开采中的一项关键技术措施，安全、合理、有效的巷道支护是保证矿井安全高产高效的必要条件。麦捷煤业的150505 工作面开切眼巷道的断面较大，支护困难。为保证工作面巷道的支护设计和施工质量满足要求，保证矿井的安全生产，并为今后的巷道布置、支护设计等提供基础参数，麦捷煤业进行研究和试验，解决工作面巷道的支护问题。

2 开切眼地质

麦捷煤业150505 工作面开切眼所在区域15 号煤为全井田可采的较稳定煤层。根据麦4、麦6 勘探钻孔及煤层厚度变化趋势分析，煤层含0～1 层夹矸，直接顶板为K2 灰岩。上距12 号煤27.08～44.60 m，平均36.29 m，煤层纯煤厚度4.85～6 m，平均5.42 m。开切眼煤层赋存特征见表1。

表1 150505 开切眼煤层覆存特征Table 1 150505 open-cut coal seam deposit characteristics

150505 工作面开切眼所在区域15 号煤顶板为石灰岩、泥岩、砂质泥岩。石灰岩抗压强度15.6～23.3 MPa，抗拉强度0.74～1.00 MPa，抗剪强度1.65～1.70 MPa；泥岩抗压强度19.5～19.6 MPa；砂质泥岩抗压强度4.2 ～18.4 MPa，抗拉强度0.22～0.39 MPa。灰岩、粗砂岩顶板岩石较坚硬稳定，泥岩和砂质泥岩顶板岩石较松软不稳定。

底板为泥岩、砂质泥岩，局部为粗砂岩。砂质泥岩抗压强度6.4～8.7 MPa；泥岩抗压强度7.3～18.4 MPa，抗拉强度0.10～1.12 MPa，抗剪强度1.45～1.76 MPa。粗砂岩为中等稳定的底板，泥岩、砂质泥岩和炭质泥岩底板不稳定，易发生底鼓不良地质灾害。

3 开切眼支护设计

针对麦捷煤业150505 工作面开切眼地质生产条件，决定采用高预应力强力锚杆锚索组合支护方案。

3.1 锚杆支护初始设计

考虑到掘进过程中设备尺寸、通风要求和巷道围岩变形预留量，150505 工作面开切眼巷道二次成巷。150505 工作面开切眼成巷方式及断面尺寸如图1 所示。开切眼巷道布置在15 号煤层中，根据地质资料以及15 号煤层同类型巷道变形和破坏情况，结合工程实践、理论分析与数值计算成果，确定150505 工作面开切眼采用锚网索+钢筋托梁联合支护、巷道中间补打木点柱加强支护。

图1 150505 工作面开切眼成巷方式及断面Fig.1 No.150505 Face open cut roadway way and section

锚杆支护参数采用悬吊作用理论进行确定。通过计算，150505 切眼锚杆长度不能小于1.86 m，锚杆直径取值应不小于18 mm，锚杆间排距取值应不大于1.62 m。因此，此次设计顶、帮锚杆长度均取2.4 m，直径均取22 mm，顶锚杆间距取0.9 m、帮锚杆间距取1.2 m、排距取1 m，能满足施工要求。通过计算，锚索长度不得小于4.55 m，锚索的间排距不得超过2.40 m，锚索的锚固长度应不小于1.36 m。

3.2 开切眼支护施工参数确定

150505 一次切眼断面为矩形，掘宽×掘高=4 000 mm×3 100 mm，面积12.4 m2。采用锚杆和锚索对顶板进行支护，锚杆等间距布置，间距为900 mm，排距为1 000 mm。靠近采空区一侧顶板锚杆向外倾斜20°施工，与帮的距离为200 mm，其他的锚杆全部垂直于顶板施工。

150505 一次切眼巷道支护断面如图2 所示。

类比相邻工作面切眼掘进期间锚索布置参数，150505 切眼两端头范围内锚索布置方式为1 排布置4 根，交错布置，设计锚索长度6.3 m，间距2 000 mm，排距1 000 mm；150505 切眼中间段锚索布置方式为1 排布置3 根，交错布置，设计锚索长度6.3 m，间距2 000 mm，排距1 000 mm。

老塘帮锚杆布置方式：等间距布置，每排3根，间距1 200 mm，排距为1 000 mm。中间锚杆全部水平布置，帮顶角锚杆上斜10°、底角锚杆下斜10°布置，顶角锚杆距顶板300 mm、底角锚杆距底板400 mm。

煤墙帮锚杆布置方式：等间距布置，每排3根，顶角锚杆距顶板300 mm、底角锚杆距底板400 mm，间距1 200 mm，排距为1 000 mm，全部垂直煤墙打设。煤墙帮使用φ18 mm×2 000 mm玻璃钢锚杆配合φ160 mm×400 mm 打眼木托板进行支护（采用φ160 mm×400 mm 木托板、拱型托板、螺母，不上网片）。

图2 150505 工作面一次开切眼巷道支护断面Fig.2 No.150505 Face once open cut roadway support section

3.3 其他特殊条件的处理措施

巷道掘进过程中，要严格控制巷道成型尺寸。巷道每超宽500 mm 时，补打1 根锚杆（规格与顶板锚杆相同），配套单体锚杆托板；超宽1 000 mm 时，补打1 根锚索（规格与顶板锚索形同）。巷高超过500 mm，补打1 根帮锚杆（规格与帮锚杆相同）。

为了保证支护的效果，在施工过程中应该根据顶板的完整性进行调整。在遇到顶板破碎以及地质构造等情况，应该及时缩小锚杆锚索的间距，并采用其他的临时支护设备。遇到锚固力不足时，及时反馈，重新进行锚杆及锚索锚固力测试，调整支护方案，必要时进行架棚及注浆支护。工作面各巷道交叉点处及切眼开口处在两巷设计的基础上，对三角区及交叉点进行与原支护未涉及领域前后5 m 范围内进行支护参数补强，锚索布置为锁口锚索支护。

4 结 论

（1） 将设计的支护方案应用到捷煤业的150505 工作面开切眼巷道中，巷道顶板的变形得到有效控制，在施工过程中，巷道的顶底板移近量可以控制在150 mm 左右，两帮的变形量在100 mm 左右，开切眼处于一个长时间的稳定状态，可以满足工作面正常回采的需要。

（2） 为了保证支护设计的有效性，除了利用传统的工程类比法和理论分析方法确定支护参数外，还应该根据现场的施工情况对支护参数进行调整。通过对支护的效果进行评估，实现对支护参数的调整。