郭 杲

（霍州煤电集团辛置煤矿，山西 霍州 031400）

1 工作面概况

辛置煤矿2-208工作面位于310水平二采区，工作面标高+276～ +306m。2-208工作面所采2#煤层，位于二叠系下统山西组上部，煤层厚度4.1m，煤层倾角平均5°，煤层稳定可采，结构复杂，含两层夹矸，局部上层夹矸较厚，煤层赋存条件如表1所示。

2 巷道布置及施工

2-208切巷施工位置位于310二采区皮带巷13#导线点后1m右手帮（闭墙往外5m），以281°49′方位角沿煤层掘进170m到设计位置，与二采区轨道巷贯通[1-2]。2-208工作面切巷采用先掘巷和后刷扩的施工方法，大断面施工二次成巷[3-4]。2-208工作面切巷布置平面图如图1所示。2-208工作面所掘巷道断面规格及尺寸如表2所示。

表1 煤层赋存条件

图1 2-208工作面切巷平面图

表2 工作面所掘巷道断面规格及尺寸表

巷道开口施工采用综掘机施工，开口前5m采用人工攉渣直接上皮带的方式出渣，5m后安装一部溜子，35m后安装一部简易皮带形成综掘系统。开口前5m内及顶板破碎段循环进度为0.8m，最大控顶距为1.2m，最小控顶距0.4m，5m后循环进度为1.6m，最大控顶距为2.0m，最小控顶距0.4m。

3 巷道支护

3.1 巷道支护设计

3.1.1 锚杆设计

（1）锚杆长度

式中：

L-锚杆总长度，m；

N-围岩影响系数，取N=1.0；

W-巷道跨度，4.2m；

则L=1.0×（1.5+4.2/10）=1.92m

选锚杆长度为2400mm，满足理论计算，符合设计要求。

（2）锚杆直径

通过计算可知，选取锚杆直径22mm。

（3）锚杆钻孔直径与树脂药卷直径

根据“三径”匹配要求，选取锚杆钻孔直径为30mm，树脂药卷直径为23mm。

（4）锚固长度

全长锚固理论上要求锚固长度为0.5～0.9倍的锚杆长度，取0.55倍，则锚固长度L锚=0.55×2.4m=1.32m。

实际锚固长度：

式中：

L锚-树脂锚固剂锚固长度，mm；

L树-树脂药卷长度，mm；

R树-树脂药卷半径，mm；

R杆-锚杆半径，mm；

R孔-钻孔半径，mm；

则：实际锚固长度L锚=1882mm＞1320mm。

（5）校核锚杆的排、间距

每根锚杆所能悬吊的岩体重量：

G=rL2a2g

式中：

a-锚杆排、间距，mm；

L2-普氏免拱压高度，m；

r-岩体容重，2.4×103kg/m3。

根据L2=B/2fr

式中：

B—巷道掘进跨度，B=4.2m；

fr—顶板岩石普氏系数，fr=2.5。

计算得出：L2=4.2÷(2×2.5)=0.84m。

由a＜（Q/krL2g）1/2 ，锚杆的锚固力Q≥90kN，计算得出a＜1.06m；设计a=0.8m＜1.06m。

所取锚杆排间距800×800mm，锚杆间、排距设计参数能满足要求。

3.1.2 锚索设计

（1）锚索长度。根据锚索加强支护设计原理，锚索长度取决于巷道顶板岩性、岩体结构、巷道工程尺寸和坚硬岩层位置，坚硬顶板岩层，高度小于3倍巷道宽度时，锚索长度取决于坚硬岩层位置。锚索锚固段必须设计在坚硬岩层内1.5～2.0m。

式中：

L锚索—锚索长度，m；

L外露—锚索外露长度，一般取0.25m；

L有效—锚索有效长度，取4.5m；

L锚固—锚索的锚固长度，m。

式中：

K—锚固剂充实系数，取0.85（每孔1条CK2360和2条Z2388树脂锚固剂）。

故：L锚索=L外露+L有效+L锚固=0.25+4.5+3.74=8.49m。所以，取8.5m锚索绳符合要求。

（2）锚索间排距根据锚杆失效时，锚索需承担的有潜在垮落趋势危岩载荷而确定。

① 巷道自然平衡拱高度b

式中：

a-巷道掘进宽度之半，m；

fk-顶板岩石坚固系数，fk=2.5。

② 巷道潜在冒落拱面积S

③ 每米巷道顶压值Q

式中：

γk-顶板岩石的容重，2.4×103kg/m3。

④ 点锚索能承受的冒落危岩的长度L

式中：

W-点锚索的极限锚固力，W=200kN；

n-安全系数，取1.2。

通过上述计算，2-208切巷取锚索排间距1600×1600mm（1200mm），符合要求。

3.2 永久支护

根据巷道围岩性质、310二采区矿压观测资料及支护经验，同时结合现场实际情况，2-208切巷掘进工作面采用锚网梁、锚索复合支护。巷道支护断面图如图2所示，平面图如图3所示。

3.3 巷道支护效果

巷道支护，顶板监测监控主要采用人工监测监控，安装型号为DLY-10机械式顶板离层仪，主要监测锚固区内外顶板离层情况。本工作面先掘部分巷道跨度B=4.2m≤5.0m，因此该巷道掘进施工期间每隔50m安设一组顶板离层仪。

经顶板监测发现，最大变形量为117mm，顶板没有发生冒顶等现象，基本能够满足巷道在回采期间的正常使用，巷道支护效果良好。

4 结论

（1）2-208工作面切巷采用先掘巷和后刷扩的施工方法，大断面施工二次成巷使巷道能够快速掘进。

（2）巷道支护采用“锚网梁+锚索”复合支护。顶板锚杆采用Φ22×2400mm的左旋高强螺纹钢锚杆，配合W钢带，并采用Φ21.6×8500mm锚索加固；帮部采用Φ18×2000mm的左旋高强锚杆，配合桁架支护。高预紧力支护，较好地控制巷道围岩变形。

图2 巷道断面图

图3 巷道平面图