南沟煤矿蹬空区首采工作面两巷支护参数选择

韩余成

（江苏省第一工业设计院股份有限公司，江苏 徐州 221006）

1 概况

南沟煤矿井田面积7.635 6 km2。采用斜井—平硐开拓方式[1]，主采2#、5#煤层。2#煤层下距5#煤层平均46.48 m，2#煤层平均厚度为2.06 m，直接顶板为泥岩、粉砂岩及砂质泥岩，底板为泥岩、砂质泥岩或中粒砂岩。根据南沟煤矿生产矿井地质报告、巷道围岩地质力学测试报告及围岩物理力学试验得到该矿地应力、围岩结构、围岩强度测试结果[2-3]。通过力学试验，测定煤层顶板各岩层的力学参数，细砂岩单轴抗压强度为76.1 MPa、抗拉强度为10.2 MPa，泥岩单轴抗压强度为25.8 MPa、抗拉强度为2.49 MPa，粉砂岩单轴抗压强度为69.0 MPa、抗拉强度为4.92 MPa。

蹬空区2#煤首采工作面下方5#煤为采空区。工作面运输巷、回风巷净断面尺寸为5.0 m×3.2 m，面积16.00 m2。

2 巷道支护设计

2.1 巷道支护原则

（1）一次支护原则。两巷支护应尽量一次就能有效控制巷道变形，避免二次或多次支护。

（2）高预应力和预应力扩散原则。一是要采取有效措施给锚杆施加较大的预应力；二是通过托板、钢带等构件实现锚杆预应力的作用范围。

（3）“三高一低”原则。即强度、刚度、可靠性高与支护密度低。

（4）临界支护强度与刚度原则。锚杆支护系统的强度与刚度要大于临界值。

2.2 巷道支护形式和主要参数

2#首采面两巷沿2#煤层底板掘进，支护形式应采用锚杆、锚索联合支护方式。依据加固拱理论[4-5]和悬吊理论[6]进行设计计算。

2.2.1 巷道理论半径的确定

根据极限平衡拱理论确定巷道理论半径，从而进行锚杆参数的计算。

2.2.2 巷道当量半径

巷道当量半径根据式（1）进行计算。……