掘进巷道过陷落柱支护方式优化

2022-06-21董传宝李金桥

山东煤炭科技 2022年5期

田强董传宝李金桥

（山西省太原市清徐县赵家山煤业有限公司，山西清徐 030400）

陷落柱是煤矿生产过程中常见的一种地质构造，对煤矿的开采造成了很大的影响。由于接近陷落柱3～5 m 时，岩层裂隙发育，煤层十分破碎，有时伴生断层，断层的走向与柱体相切，严重影响掘进进度及支护强度。因此，在过陷落柱期间需要对正常支护进行优化。本文针对赵家山煤业有限公司陷落柱发育的特点，以2106 皮带顺槽过DX26 陷落柱为研究对象，提出支护优化方案，采取有效的安全措施[1-4]，以确保掘进期间的施工安全。

1 概况

2106 皮带顺槽设计长度790 m，埋深+769～+787 m，沿2 号煤层布置。巷道规格为宽×高=4.9 m×3.0 m，目前巷道已掘430 m，预计在480 m处揭露DX26陷落柱。根据矿井预测地质资料，该陷落柱为不规则椭圆形，长轴约142 m，短轴约70 m，2106 皮带顺槽过陷落柱带预计100 m。该陷落柱主要以泥岩、砂质泥岩、少量砂岩为主，不含水、不导水。

2 过DX26 陷落柱遇到的问题

2.1 原巷道支护设计

2106 皮带顺槽采用锚杆、金属菱形网、锚索、锚梯联合支护。顶板：锚杆采用型号为MSGLW-335/20 的无纵肋螺纹钢式树脂锚杆，直径20 mm，长度2000 mm，每排布置7 棵，间排距为800 mm×800 mm；锚索采用直径21.6 mm、长度8300 mm 的预应力钢绞线，锚索间排距为1300 mm×2400 mm；顶板采用直径14 mm 的圆钢加工制作的锚梯；顶板铺设8#铁丝编织的金属菱形网。

帮部：锚杆采用型号为MSGLW-335/20 的无纵肋螺纹钢式树脂锚杆，直径20 mm，长度2000 mm，每排布置4 棵，间排距为800 mm×800 mm；帮部采用直径14 mm 的圆钢加工制作的锚梯；两帮铺设8#铁丝编织的金属菱形网。

顶、帮锚杆均使用1 支MSK2380 型树脂锚固剂端头锚固，顶板锚杆锚固力≥78.4 kN，帮锚杆锚固力≥58.8 kN，顶锚杆扭矩力不小于200 N·m，帮锚杆扭矩力不小于200 N·m。

2.2 存在的问题

（1）2106 皮带顺槽过陷落柱期间，由于陷落柱内破碎，锚杆锚固于破碎体内，且锚梯护顶护帮面积小，支护效果差。

（2）2106 皮带顺槽由于巷道较宽，锚梯护顶面积小，局部顶板破碎时，极易发生网兜等现象。

（3）根据钻孔探测，陷落柱区域属于一个向斜构造，最洼点处应力集中，存在顶板下沉风险。

（4）工作面推采期间，超前压力大，受周期来压及推采动压影响，巷道易出现顶板下沉，帮部受力挤压变形等。

3 优化支护设计

3.1 支护设计方案

（1）加强型“W”钢带支护。顶板及帮部使用Q235 型“W”钢带，顶板钢带长4.7 m，眼距750 mm；帮部钢带长2.6 m，眼距800 mm。

（2）工字钢棚加强支护。工字钢棚采用12#工字钢加工制作，棚梁长度4.2 m，棚腿长度3.0 m，棚距0.8 m。立柱斜度11°，顶板使用6 块半圆接实顶板，每帮使用4 块半圆腰帮，半圆规格：长×宽×厚=2000 mm×120 mm×100 mm，均匀布置，齐全牢固有力，保持成线，并用木楔打紧，确保接顶腰帮要实。在棚梁两端牙壳处分别打一根撑棍，棚腿在距棚爪300 mm 和距底板1200 mm 的地方打两道撑棍。在复棚处两端距棚梁端头300 mm、棚腿下部往上1400 mm 和棚梁下300 mm 处锁住棚腿，锁棚腿锚杆为Φ20 mm×2000 mm 的螺纹钢锚杆。棚腿要支在实底上，不得出现棚腿失脚。严禁退山架棚施工，斜巷迎山角每5°迎山1°，确保迎山有力。当巷道超高时，要及时装顶，装顶使用半圆木打“井”字垛，第一层横在穿杆上，第二层与第一层垂直，依次由下而上，直至结实顶板。过陷落柱加强支护断面图如图1。

图1 过陷落柱加强支护断面图（mm）

（3）过陷落柱后揭煤期间的顶板支护。当顶板揭煤时，继续采取锚网带索棚复合支护，并且缩小循环掘进进尺，采取逐排切割逐排支护，循环进尺0.8 m，顶板铺设双层金属菱形网。当锚杆锚入顶煤中时，锚索排距缩小为0.8 m，每排施工3 棵锚索（QLMK18 锚具，长度8.3 m 的1×7-17.8 预应力钢绞线），锚索托盘使用20#槽钢加工，长度400 mm 中间打孔，槽内焊接300 mm 长钢板。每棵锚索使用2 支MSK2380 型树脂锚固剂进行端头锚固，锚固长度为1.6 m，锚索锚入帮部稳定岩层的深度不得小于1.2 m，锚索锚固力不低于160 kN。

3.2 支护效果

2106 皮带顺槽过DX26 陷落柱期间，采取锚网带索棚支护，通过使用“W”钢带、工字钢棚加大了护顶护帮面积，增强了支护强度，提高了巷道顶帮稳定性，避免了掉顶、折帮等事故的发生。在过DX26 陷落柱时，安装了顶板离层观测点，经过一个月的观测，观测点离层如图2。顶板离层前7 天最为明显，随着时间推移，顶板逐步稳定，在第17天时达到最大值，并由此保持相对稳定，因此本次优化支护方案效果明显。