板集煤矿主胶带机石门（上段）设计及施工实践

摘 要：板集煤矿主胶带机石门（上段）会穿过多个煤岩层，基于该石门（上段）围岩特点，结合其他巷道支护效果采取不同区段不同支护方式，有效确保了主胶带机石门（上段）安全施工和后期稳定，为矿井类似地质条件下巷道安全施工积累了经验。

关键词：石门；支护方式；支护参数；支护质量

井下巷道掘进施工过程中的支护方式是否合理是确保巷道服务过程中保持稳定的基础，受到地质构造、地应力、工程设计等多方面因素影响，在考虑巷道的服务用途方面的基础上统筹兼顾，进行支护设计[1-4]。由设计资料可知，板集煤矿主胶带机石门（上段）会穿过7-1煤、7-2煤和8煤等多层煤层，且煤层厚度和煤层间距均不超过3m，煤岩体稳定性较差，对主胶带机石门（上段）的施工造成不利影响。因此，如何选择支护形式是确保主胶带机石门（上段）安全施工的基础。根据主胶带机石门（上段）围岩特性，设计人员决定针对围岩特性采取不同区段不同支护方式来确保该石门（上段）的安全施工。

1 工程概况

主胶带机石门位于矿井五条石门中间位置，南北分别与轨道二石门、回风一石门相邻。本次支护设计主要针对主胶带机石门（上段）进行设计，该段巷道坡度8°，位于主胶带石门上部变平点以西130m范围内。根据矿井地质部门提供的主胶带机石门（上段）预想地质剖面图可知，该段巷道主要将揭露7-1煤至8煤顶板岩性，自西向东巷道依次预计岩性为：7-1煤、泥岩、7-2煤、泥岩、8煤、砂质泥岩、煤线、泥岩。该主胶带石门（上段）巷道施工范围总体为一向东偏北倾斜的单斜构造，地层倾角约3°～5°。由围岩物理特性实验可知：7-1煤呈黑色，含有炭质泥岩夹矸1层，煤厚0.85-1.45m；7-1煤和7-2煤中间岩层为细砂岩-砂质泥岩，岩体致密、性脆，岩层均厚2.92m；7-2煤呈黑色，煤厚1.23-1.55m，煤体节理裂隙发育；7-2煤和8煤间有均厚1.2m的泥岩，泥岩致密、性脆；8煤厚1.8-2.85m，内生裂隙发育，裂隙面充填黄铁矿。8煤顶底板局部砂岩含水层为掘进施工的直接充水水源，由于砂岩裂隙发育不均，主要为淋水和滴水形式对掘进施工影响。

2 施工工艺和支护方式的选择

2.1 施工工艺

根据主胶带机石门（上段）岩性特点，掘进施工主要以风镐掘进为主，同时根据现场实际情况可辅以放松动炮。具体为：当上部为岩下部为煤时以放炮为主，风镐掘进为辅；当上部为煤下部为岩时以风镐掘进为主，必要时辅以放震动炮；当为煤巷且煤体较硬时以放松动炮为主，当煤体较软时以风镐掘进为主，即以风镐先挖上部，短掘短锚（架）。

2.2 支护方式的选择

鉴于主胶带石门（上段）围岩岩性与回风二石门BF33断层至BF34断层间巷道围岩岩性相似，因此可借鉴回风二石门BF33断层至BF34断层间巷道支护方式并进行优化。同时考虑到回风二石门、井底车场第13#交岔点至充电整流硐室交岔点地段的矿压观测分析和现场巷道实际现状的观察结果，并依据主胶带机石门（上段）预想地质剖面，为确保该巷道安全顺利穿过7-1、7-2、8煤并取得稳定，决定主胶带机石门巷道围岩为砂岩时采取锚网索喷支护，过煤区域采取“锚架注一体化”支护工艺。

2.3 支护参数的确定

（1）当巷道围岩以砂岩为主时，支护形式为锚网索喷支护，锚索长度根据围岩实际揭露情况进行适当调整，保证锚索生根在稳定岩层中不少于2m。锚杆选用Φ22mm×2500mm的左旋螺纹高强锚杆，窝型垫板（长×宽×厚）150mm×150mm×14mm，间排距800mm×800mm，每根锚杆使用3卷Z2360型锚固剂。拱部锚索选用Φ21.8mm×6200mm的钢绞绳，帮部锚索选用Φ21.8mm×4200mm的钢绞绳，锚索间排距为1600mm×1600mm，大托板（长×宽×厚）=350mm×350mm×14mm，小托板（长×宽×厚）=150mm×150mm×14mm，每根锚索使用4卷Z2360型锚固剂。网片规格为Φ6mm×1000mm×2000mm，网格为100mm×100mm。钢带采用Φ12mm圆钢焊制H型钢带，长度根据现场断面大小制作或配接。喷浆采用砼C20，一次成型巷道喷浆厚度为100mm，架棚巷道二次喷浆于棚内面平齐。

（2）当巷道围岩以砂质泥岩、泥岩为主时，支护形式为锚网索喷支护，锚杆按照800×800mm布置，锚索按照800×800mm布置，锚索长度根据围岩实际揭露情况进行适当调整，保证锚索生根在稳定岩层中不少于2m。锚网索喷支护材料选型如围岩以砂岩为主时相同，过砂质泥岩和泥岩为主的岩层时主要考虑到岩体强度低、围岩裂隙发育，故锚索采取加密方式布置，锚杆支护和喷浆要求不变。

（3）当巷道遇过煤、过断层等软岩地段时，采取内锚外架支护形式。锚杆按照800mm×800mm布置，锚索按照1500mm×1300mm布置，锚网索喷支护材料和要求如上，锚索长度根据围岩实际揭露情况进行适当调整，保证锚索生根在稳定岩层中少于2m，U型钢规格为36U，棚距650mm，U型钢棚腰背擦弃疗为长×宽=850mm×650mm的钢筋笆片，拉杆为采用100#槽钢加工，其长度为1570mm。

2.4 支护质量要求

（1）锚杆、锚索施工可以与迎头施工同时进行，顶板条件较好时，锚索距离迎头为5～8m，顶板条件较差时，锚索必须紧跟迎头；需做好外露锚索保护，防止放炮崩坏。锚杆安装牢固，托板紧贴壁面，未接触部分必须楔緊，抗拔力不小于100kN，锚杆螺母扭矩不小于300N·m；锚索安装牢固，托板紧贴岩面，预应力不小于160kN。

（2）喷浆表面要光滑，不得有裂缝、裂纹等现象；喷浆表面局部地点若有出水现象，应打眼埋设导水管，并引至巷道水沟内；喷浆后要按照要求进行洒水养护。

（3）架棚支护时帮顶应严实有劲，棚间构件齐全有效并成一直线每根拉条锁固3棚U棚，每棚拉条布置五道；金属笆片或锚网进行腰背时锚网搭接100mm～150mm，并用12号以上铁丝双股联网，联网点距不大于300mm；严禁空帮空顶，不得架等劲棚，掉顶处必须用矸石等硬物接实，帮空处用岩石等硬料填实；倾斜巷道迎山角，每有6°～8°的倾角支架应有1°的迎山角，偏差+0.5°，不得退山。

（4）施工过程中要及时根据地测部门下达的地质预报完善支护设计和施工要求，尤其是在过群煤层时要实行技术人员盯岗作业，确保安全施工。

3 结束语

巷道支护设计是否合理是确保后期巷道稳定的重要基础，根据不同区段围岩性质的不同确定巷道支护方式有效的保证了板集矿主胶带机石门（上段）的安全施工，尤其是确保了该石门安全高效过群煤层。在选择合理支护方式的前提下，在施工过程中要及时掌握地质情况变化，及时修改和完善支护方式和施工要求，同时要加强放炮管理确保巷道成型质量，加强通风、排水设备使用管理，为巷道的安全高效施工提供保障。

参考文献

[1]许传峰.高应力软岩巷道支护设计及数值模拟[J].煤矿安全，2013，44（7）：214-216.

[2]陆刚.圆弧拱形巷道支护设计方法及支护工艺[J].内蒙古煤炭经济，2015（1）：122.

[3]张宏庆，郭高川.巷道支护设计方式与参数选择的研究[J].能源与节能，2014（9）：152-153.

[4]马华，刘飞.井巷中巷道的断面设计与支护[J].煤矿现代化，2011（4）：10-12.

作者简介：黄继伟（1987，09-），男，安徽淮北人，助理工程师，现从事煤矿开采管理工作。