王晓强

（山西焦煤霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司方山店坪煤矿，山西 吕梁 033102）

1 方山店坪煤矿概述

山西焦煤霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司方山店坪煤矿2042巷位于二采区左翼，巷道东部为井田边界，西部为水平大巷，南部为206工作面，北部为202采空区。

2042巷掘进煤层为9号层，煤层平均厚度为2.8 m，巷道掘进断面规格（宽×高）为4.6 m×3.0 m，巷道沿9号煤层顶板掘进，巷道设计长度为1 775 m，截止目前巷道已掘进1 207 m。

2042巷掘进至1 212 m处揭露一条F7正断层，断层落差为1.4 m，倾角为52°，巷道掘进至1 200 m处进入该断层影响区，巷道进入断层影响区后巷道顶板出现破碎现象，且随着巷道延伸，顶板出现超前破碎现象，原顶板永久支护无法满足支护要求，为了保证2042巷能够安全快速过F7断层应力区，决定对应力区巷道顶板施工撞楔超前支护。

2 2042巷原顶板支护设计及问题分析

2.1 原支护设计

1）2042巷原顶板主要采用锚杆及锚索进行联合支护，将长为2.0 m的锚杆按照一排5根的方式安装在顶板上，相邻锚杆之间的距离为1.0 m，相邻两排锚杆之间的距离为1.0 m，并与长、宽分别为0.5 m、0.2 m的水泥托板配套安装。

2）顶板锚索采用长度为5.0 m，直径为17.8 mm预应力钢绞线，每排2根，锚索间距为1.8 m，排距为3.0 m，每根锚索外露端安装一根长度及宽度为0.3 m钢托板，并采用锁具进行预紧。

3）每根锚杆采用一支长度为35 mm快速锚固剂锚固，锚杆预紧力不得低于150 N·m；每根锚索配套两支锚固剂，一支快速锚固剂长度为0.35 m，一支中速锚固剂长度为0.6m，锚索预紧力不得低于170 kN。

2.2 原支护问题分析

1）由于2042巷巷宽为4.6 m，如按照每排5根锚杆对顶板进行支护已经无法满足支护要求，而且由于水泥托板抗压强度低，很容易在构造应力及采用影响下发生断裂，影响巷道顶板的支护效果。

2）根据地质资料显示该巷道的直接顶主要以泥岩为主，平均厚度为1.7 m，而采用的锚杆长度仅为2.0 m，由于锚杆较短，锚杆的锚固端处于直接顶与伪顶的交界位置，未能插入坚硬的岩石内，无法对巷道顶板起到有效的悬吊作用，一旦断层带的直接顶出现破碎后，很容易导致锚杆失效现象[1-2]。

3）传统的支护方式只能对顶板的局部区域进行支护，在遇到顶板大面积破碎时很难发挥较好的支护效果，同时巷道掘进期间未随时根据顶板的破碎情况采取超前支护。

3 撞楔超前支护的应用分析

根据对传统支护工艺的不足进行分析，为了能够对破碎区域顶板进行合理有效的支护，研究决定对2042巷断层附近破碎顶板采取撞楔超前支护。

1）每组撞楔支护主要由若干根长度与直径分别为3.5 m、30 mm螺纹钢锚杆及端头卡缆构成。

2）在揭露断层带前10 m处顶板位置施工一排深度为3.0 m的钻孔，并按照十孔一排进行施工，相邻钻孔的距离为0.4 m，钻孔的施工方向与工作面垂直。

3）超前支护孔施工完后将型号为35、60两支锚固剂分别安装在每个钻孔内，并采用手持式钻机将3.5 m长的螺纹钢锚固在钻孔内[3]。

4）待锚固结束后，在超前锚杆外露端头0.3 m处施工固定锚杆，并采用卡缆将锚杆进行固定，紧固后的锚杆预紧力进行检测，确保每根锚杆的预紧力大于150 N·m。

5）第一排撞楔支护安装完毕后掘进工作面继续推进，第二排撞楔支护与第一排撞楔支护的距离为2.0 m且两排撞楔支护交错布置，交错距离为1.0 m，如图1所示。按照这样的规律进行支护，直到工作面完全通过断层带区域后方可停止。此外，为了能够更好地加强永久支护的效果，需对之前的永久支护工艺进行改造：将原来的锚杆更换为长为3.0 m的锚杆，将锚杆由原来的的5根增加为6根，并用钢带对锚杆进行紧固；将原来的锚索更换为长为8.3 m的钢绞线，将锚索由原来的两根增加为三根，相邻锚索之间的距离保持1.5 m，相邻两排锚索之间的距离保持2.0 m，并在同一排锚索外露端安装一根长度为3.2 m槽钢；锚杆及锚索的锚固剂由原来的的慢速型更换为超快型。锚杆的两支锚固剂为35型及60型，锚索的锚固剂为一支35型及两支60型[4-5]。

4 结论

2042巷在过断层期间采用传统的支护方式顶板出现破碎、离层及冒顶的现象，对工作面的推进速度及人员的安全造成巨大的隐患，店坪煤矿通过对前期支护方式存在的问题进行分析，针对巷道的具体情况采取撞楔超前支护及更换锚杆、锚索的规格等一系列的措施加强应力区巷道顶板支护，通过实际应用效果来看，巷道支护优化后，巷道在后期掘进中未发现顶板大面积破碎以及支护失效现象，有效保证了断层应力区顶板整体的稳定性，加快了巷道掘进速度，取得了显著的应用成效。

图1 2042巷过断层期间撞楔超前支护平面示意图（单位：mm）