管廷芳++闫超

摘 要：3下7112切眼埋藏深度-631～-580 m，煤层结构较复杂，局部含一层泥岩夹矸，厚度0～0.5 m，f=2；煤层倾角约12°～18°，厚度5.0～10.6/8.5 m，地质构造复杂。通过改进、优化、组合永久支护形式，并以液压单体为主长方形#型大木垛为辅配双向厚木板梁的大断面切眼辅助补强加固支护措施，实现了永久支护与补强加固支护的互补短板、相互支撑，主动支护与被动支护科学、合理优化组合，静态支护与动态支护科学衔接融合，从而确保切眼施工期间的安全生产，同时为今后同类巷道施工积累了经验。

关键词：托顶煤掘进；支护优化；切眼大断面；锚网索支护

中图分类号：TD353 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.23.131

1 3下7112切眼概况

3下7112切眼位于田陈煤矿北七采区7112工作面，沿3下煤层底板托顶煤掘进，设计长度198 m，設计净宽8 m，净高3.5 m，初次开掘巷宽4.8 m，后二次刷大3.2 m，埋藏深度-631～-580 m，煤层结构较复杂，局部含一层泥岩夹矸，厚度0～0.5 m，f=2；煤层倾角约12°～18°，厚度5.0～10.6/8.5 m，地质构造相对复杂，整体呈一单斜构造，切眼在运输巷开门点揭露H=20∠65°正断层。切眼北侧靠近F7-10断层（H=10，∠45°），掘进过程中分别揭露H=3.0∠45°、H=2.8∠45°断层2处，由于断层多、埋深大、煤层厚、煤层顶板岩性变化大，且受大断层的影响，次断层、层理、节理、裂隙比较发育，局部煤层像炉灰一样黏结性极差，施工过程中顶板下沉现象比较明显，掉顶现象时有发生，造成巷道围岩稳定性较差，掘进后巷道成形较差；由于顶板为砂岩含水层，在施工锚索孔时经常有淋水点出现，造成水对锚固剂与围岩的黏结有较大的影响，造成锚索的初锚力达不到设计要求。

2 3下7112切眼特殊性及存在的问题

2.1 断层多，增加巷道支护难度

切眼在运输巷开门点揭露H=20∠65°正断层。切眼北侧靠近F7-10断层（H=10，∠45°），掘进过程中分别揭露H=3.0∠45°、H=2.8∠45°断层2处。断层频繁出现，纵横交错、互相联系，增加地质复杂性。断层多一方面造成煤层结构复杂、层理性差、岩性变化频繁，在施工过程中，受断层影响煤层顶板易冒落、折帮，巷道成形差，煤层松散，整体性差，承压能力减弱，降低锚固剂与煤（岩）体的锚固力，减弱锚网索支护强度；另一方面由于掘进破坏煤层正常、原有的层理平衡结构，破坏围岩应力平衡结构，造成围岩压力释放，重新进行围岩应力分布，围岩应力集中释放会导致冲击地压的产生，而存在断层的区域一般都是围岩承载力最薄弱、应力集中释放区域，也极易诱导冲击地压产生，特别是在切眼断层纵横交错、互相作用，易形成孤岛效应，更增加诱导冲击地压的产生，增加锚网索初始支护的难度，也增加锚网索支护后承压安全系数。

2.2 埋藏深、煤层厚，加大支护难度

煤层埋藏深度-602～-560 m，属深部开采，厚度5.0～10.6/8.5 m，属厚煤层。埋藏深，就地压大，地压大就造成煤体松散、层理性差，承压能力减弱，降低锚固剂与煤（岩）体的锚固力，减弱锚网索支护强度。同时还减少临时支护顶板稳固时长，增加临时支护难度。由于厚煤层，我们选择沿煤层底板托顶煤掘进的工艺，且托顶煤5～6 m，锚杆不能锚入岩石顶板，减弱锚杆支护的强度，增加锚索及其他支护的密度和强度，增加支护的难度。

2.3 施工难度大，限制辅助支护适用性

煤层倾角约12°～18°/15°，属大坡度，煤层倾角大造成巷道下山坡度大，综掘机切割、运输工序困难，人员行走、运输支护材料困难，巷道易积水，带来排水困难，给掘进施工带来较大困难。由于切眼跨度大，锚网索支护很难确保支护强度。为保证切眼顶板安全，需增加辅助支护。在辅助支护中打设木垛、单体作为主要支护形式，木垛及单体支护时，支护中心应垂直顶底板，才能起到牢固支护的作用，而在大坡度巷道中，由于木垛整体结构性差，限制了木垛的使用。

2.4 煤（岩）层含水，影响锚网索支护强度

由于顶板煤（岩）层为富水区，在施工锚索、锚杆孔时经常有淋水点出现，造成水对锚固剂与围岩的黏结有较大的影响，造成锚索的初锚力达不到设计要求；影响支护质量，降低锚网索支护强度。

3 支护形式的选择

由于3下7112切眼是一个大埋深、大断面、特厚煤层、托顶煤、大坡度、断层多地质复杂的切眼，且切眼与以前施工的切眼在埋深及煤层本身的结构上存在着很大的区别，因而在支护技术和现场管理两个方面都缺乏经验，且无可借鉴的经验。为保证施工期间的顶板安全，对各种支护形式进行分析、组合、改革、优化，互补短板，实现1+1>2的支护效果。

3.1 主要支护方式的选择

锚杆支护的作用主要有悬吊作用、组合梁作用、加固拱作用和楔固作用等。

锚索的作用主要是将锚杆支护形成的次生承载层与围岩的关键承载层相连，提高次生承载层的稳定性。即使次生承载层发生断裂、转动，也不至于失稳而引起顶板垮落。同时，由于锚索可施加较大的预紧力，可挤紧岩层中的层理、节理、裂隙等不连续面，增加不连续面之间的摩擦力，从而提高围岩的整体强度。

由地质资料分析可知，煤层平均厚度为8.5 m，煤层的直接顶板为松散的砂砾岩，胶结性非常差。采用综采放顶煤开采，巷道基本沿煤层底板布置。如果只采用锚杆支护，由于巷道的跨度较大，在采动影响下，势必会发生锚杆锚固范围内的煤体离层，甚至塌落，导致冒顶事故的发生。因此，为保证生产安全，应使锚杆锚固范围内的煤层不塌落，保持巷道的相对完整，就必须打锚索才能达到目的。因此，巷道永久支护应采用锚杆+金属网+锚索+钢带+让压管的支护方式。

3.2 辅助补强加固支护

切眼坡度大，局部倾角达到22°以上，正常辅助补强支护采取打设液压单体支柱或打设#型木垛的方式，由于坡度大，支护重心与顶板压力重心很难一致，达不到最佳支护效果，单一单体支护存有卸压失稳的隐患，单一木垛支护易形成支护薄弱点，造成整体倾倒失稳。为解决此项难题，集思广益，尝试采取以液压单体为主长方形#型大木垛为辅配双向厚木板梁的辅助补强加固支护措施。

4 总结

通过以上改进、优化、组合各种支护形式，实现了永久支护与补强加固支护的互补短板、相互支撑，主动支护与被动支护科学、合理优化组合，静态支护与动态支护科学衔接融合，从而确保切眼施工期间的安全生产，同时为今后施工同类巷道积累了经验。

〔编辑：刘晓芳〕