牛丽鹏

（潞安集团司马煤业公司，山西 长治 047105）

1 概况

潞安集团司马煤业公司1210风巷位于井田二采区北翼，工作面北部为1211采空区，东部为1211出煤巷、回风巷，南部为二采区大巷，西部为实煤区。1210风巷设计长度为1210m，巷道设计断面规格为宽×高=4.5×3.0m，巷道沿3#煤层底板掘进，煤厚6.0m，施工期间预留顶煤厚度为3.0m。伪顶以炭质泥岩为主，平均厚度为0.8m；直接顶以炭质泥岩与煤层混合岩层为主，平均厚度为3.5m，其中两层夹矸、一层煤，夹矸总厚度为2.6m，煤层厚度为0.9m；基本顶主要以砂质泥岩及粉砂岩混合层为主，平均厚度为5.7m，1210风巷顶板属软岩复合顶板。

1210风巷初步支护设计中巷道顶板采用锚杆、锚索、“W”型钢带联合支护，顶板每排布置5根锚杆并与钢带配套使用，锚杆长度为2.5m，间排距为1.0m，钢带长度为4.2m；顶板每排施工3根锚索，锚索长度为5.0m，锚索间距为1.8m，排距为3.0m，锚索施工在两排钢带中间。

1210风巷掘进至340m处顶板开始出现破碎现象，局部地段出现冒顶，最大冒顶深度达1.4m，随着巷道掘进，出现严重下沉现象。巷道掘进至380m处时，巷道顶板下沉量达0.35m，底鼓量达0.4m。

2 顶板变形、破碎原因分析

（1）采空区影响。1210风巷北部为1211采空区，间隔煤柱宽度为20m，且间隔煤柱主要以破碎煤体为主，承载能力降低。受采空区影响，1210风巷掘进时位于采空区侧顶板压力加大。

（2）顶板承载能力低。由于巷道掘进期间预留顶煤厚度为3.0m，煤体胶结稳定性差，单轴抗压强度不足25MPa，而直接顶为复合顶板，成层状结构，岩体单轴抗压强度不足30MPa，承载能力低。巷道开挖后永久支护施工前，悬空顶板无法起到承载梁作用，导致巷道顶板极易垮落。

（3）地质构造影响。地质资料显示，1210巷在掘进期间共揭露37条断层，其中正断层14条，逆断层23条，断层平均落差为0.9m，最大断层落差为1.7m（792m）。施工巷道布置在断层密集区内，受断层影响，巷道顶板出现剪切条带式破坏，导致巷道掘进时出现破碎、冒顶现象。

（4）顶板支护适应性差。原巷道支护设计中顶板锚杆长度为2.5m，锚杆锚固端位于不稳定顶煤中，受钻孔施工扰动影响，钻孔壁平滑度差，呈破碎裂纹状，注入锚固剂后锚杆与钻孔围岩锚固效果差，锚杆无法起到悬吊作用。锚索长度为5.0m，锚固端位于复合顶板不稳定岩体内，顶板离层时造成锚索锚固失效现象严重，从而导致巷道顶板支护效果差，出现破碎现象。

3 优化联合支护设计

3.1 “大锚杆（索）+JW”型钢带支护

（1）顶锚杆：锚杆采用长度为3.0m、直径为25mm左旋无纵筋反扣柔性钢锚杆，锚杆每隔0.5m安装一组阻燃橡胶反扣，锚杆支护后反扣可与破碎孔壁完全卡牢。每排布置5根，间排距为1.0m，每根锚杆采用两支锚固剂锚固，其中一支MSKC23/35型，一支MSK23/80型，锚固力不得低于98kN。

（2）“JW”钢带：顶板钢带为特制的“JW”型钢带，钢带规格为长×宽=4.2×0.35m，每根钢带配套5根锚杆使用，钢带间距为1.0m，如图1所示。

（3）预应力锚索：锚索采用长度为8.0m、直径为21.6mm高强度预应力钢绞线，每排布置3根锚索，锚索间距×排距=1.8×3.0m，每根锚索采用三支锚固剂锚固，一支MSKC23/35型，两支MSK23/80型，锚索锚固力不得低于170kN。每根锚索外露端吊挂一根长度为0.6m“JW”型钢梁将其与顶板预紧。

3.2 铺设经纬加粗钢筋网

（1）每块钢筋网长度为2.0m，宽度为1.2m，钢筋网采用直径为10mm钢筋焊接而成，钢筋网四边采用长度为2.0m、直径为15mm钢筋收边，每个支护断面采用两块钢筋网拼接而成。

（2）巷道掘进后顶板永久支护施工前，在工作面空顶处铺设加粗钢筋网，每两块钢筋网采用4根锚杆将其与顶板进行固定。

（3）钢筋网铺设完成后，在网下方安装“JW”型钢带及锚索，相邻两组加粗钢筋网搭接长度不得低于0.2m，并采用14#铅丝三花连接。

3.3 架设“π”型钢棚

（1）钢棚架设滞后工作面5.0m，钢棚架设间距为1.0m，钢棚架设顺序：棚腿底座→棚腿→顶梁。架设钢棚时应在巷帮处给出钢棚控制中心线，钢棚架设后及时调整钢棚与巷道垂直角度，误差不得超过±3°。

（2）钢棚架设期间应确保棚腿、顶梁与巷帮、顶板接触严实，不接顶处应采用背板背牢，钢棚棚腿与顶梁采用卡兰进行连接固定，预紧力不得低于200N·m。

（3）为了防止钢棚倒架，钢棚架设后在相邻两架钢棚之间采用连接杆进行连锁保护。

（4）钢棚架设后在巷道每隔20m顶板处安装一台YHW300型数显离层仪，深部基点位于8.0m处顶板稳定岩体内，浅部基点位于4.0m处顶板岩体内。并建立顶板离层观察记录台账，及时对顶板动态变化进行实时监测。

图1 1210巷复合破碎顶板联合支护断面示意图

4 结 语

潞安集团司马煤业公司对1210巷掘进期间顶板破碎原因进行分析，提出了“大锚杆（索）+经纬加粗钢筋网+π型钢棚”等优化联合支护措施。采取联合支护措施后，在后期回采期间巷道顶板未出现严重破碎、冒顶等现象，顶板下沉量控制在0.12m以下，巷帮移进量控制在0.14m以下。位于1211侧采空区巷帮煤柱未剥离破坏，提高了巷道稳定性，保证了巷道施工安全，取得了较好效果。