台头煤业2号煤层巷道支护参数优化

连晓强

(山西乡宁焦煤集团台头煤焦有限责任公司，山西 乡宁 042100)

1 工程概况

台头煤业位于吕梁山南端，井田面积22 km2，临(汾)—宜(川)公路横亘矿区，交通十分便利。目前主采的2号煤层，煤层厚度2.8～3.38 m，平均为3 m，含0～2层夹矸，结构较为简单，煤层倾角平均为5°，煤质为焦煤。2号煤层顶板主要为细粒砂岩及粉砂岩，局部为泥岩或砂质泥岩，底板多为砂岩、粉砂岩，局部为泥岩，2号煤层埋深为189 m，埋深较浅，煤层及顶底板情况如表1所示。

2 回采巷道原支护方案

台头煤业2S202-1工作面回采巷道为矩形巷道，巷道断面尺寸为宽×高=4.2 m×3 m，原设计采用锚杆(索)+金属网的联合支护方式，顶锚杆为D18 mm×2 100 mm的螺纹钢锚杆，间排距为1 000 mm×1 000 mm，帮锚杆为D16 mm×1 600 mm的螺纹钢锚杆，间排距为1 000 mm×1 000 mm。此支护方案主要采用工程类比法，以相似煤层赋存条件的矿井工程经验为基础，综合考虑台头煤业实际地质条件所设计，可能存在过度支护或支护不足的问题，因此需要对支护方案进行进一步优化[1-4]，以保证矿井的安全、高效生产。

表1 2号煤层顶底板情况

3 支护参数优化

3.1 理论计算

为优化巷道支护参数，矿方委托专业公司进行弹性波测试及钻孔窥视，确定了台头煤业2S202-1回采巷道围岩松动圈深度分别为顶板1.4 m，巷道两帮1.3 m。

2S202-1回采巷道为矩形巷道，断面尺寸为4.2 m×3.0 m，依据悬吊理论，锚杆长度可由下式计算：

L=L1+L2+L3

式中：L1为锚杆有效长度，根据顶板松动圈深度，顶板取1.4 m，巷帮取1.3 m；L2为锚杆外露长度，取0.1 m；L3为锚杆锚固长度，取0.3 m。

计算可得：顶板锚杆长度L顶=1.8 m，巷帮锚杆长度L帮=1.7 m。

根据锚杆承载力与锚固力等强度原则，锚杆直径可由下式计算：