复杂条件下巷道开门掘进期间顶板支护技术_齐升龙.pdf

582023 年第 2 期收稿日期 2022-08-05作者简介 齐升龙（1987），男，山东临朐人，2013 年毕业于山东科技大学采矿工程专业，研究生，工程师，现从事采掘技术管理工作。复杂条件下巷道开门掘进期间顶板支护技术齐升龙 张经龙 高 翔（济宁能源发展集团有限公司，山东 济宁 272000）摘 要 安居煤矿 C2316 工作面切眼开门期间巷道交叉口多、顶板跨度大，为保证巷道开门期间的顶板管理，采取开门前补打锚索、架棚、架木垛及短掘短支等措施加强支护。现场监测结果表明，顶板下沉量和两帮移近量不大，巷道围岩完整性良好。关键词 煤巷；掘进；开门；支护中图分类号 TD353 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.02.022Roof Support Technology During Opening the Door and Driving of the Roadway Under Complex ConditionsQi Shenglong Zhang Jinglong Gao Xiang(Jining Energy Development Group Co.,Ltd.,Shandong Jining 272000)Abstract:There are many roadway intersections and large roof span during the opening the door period of the C2316 working face in Anju Coal Mine.In order to ensure the roof management during the roadway opening the door period,measures such as anchor cable,shed,wooden stack and short driving short support are taken to strengthen support.The field monitoring results show that the roof subsidence and the approach of the two sides are small,and the integrity of the surrounding rock of the roadway is good.Key words:coal roadway;driving;open the door;support齐升龙等：复杂条件下巷道开门掘进期间顶板支护技术齐升龙等：复杂条件下巷道开门掘进期间顶板支护技术1 概况安居煤矿 C2316 工作面开采煤层为 3上煤，煤层厚度 1.72.3 m，平均厚度 2.1 m，煤层倾角2 9，平均 4。煤层顶板主要为深灰色泥质砂岩，相对完整，局部含粉砂岩，较破碎，底板为深灰色砂质泥岩，破碎。C2316 工作面切眼开门口处于 C2316 皮带顺槽、原 2310 皮顺联络巷、2310皮顺交叉口处。巷道开门期间顶板跨度大，管理难度大，必须采取切实可行的支护措施。如图 1。2 开门前加强支护措施C2316 切眼开门为多岔口及切眼回剥（宽 10 m），顶板跨度大，需采取加强支护措施。（1）对 C2316 皮顺开门口及其 5 m 范围内巷道在原来支护锚索中间补打 1 根点锚索成“五花”布置进行加强支护。（2）对切眼北侧 C2316 皮顺密闭外侧架设 3架工字钢棚和 2 架单元支架加强支护，采用液压单体支柱配合 3.6 m 长的 11#工字钢架设，液压支柱型号为 DW35-250/100X，单体支柱初撑力不小于90 kN。（3）在 C2316 皮顺西侧原 2310 皮顺密闭外侧支设两架木垛、在 C2316 皮顺东侧原 2310 皮顺风窗里侧支设两架木垛、风窗外侧支设三架木垛加强支护。木垛间距不大于3 m，木垛采用道木井字形支设，道木规格：长 1200 mm、宽 150 mm、厚 150 mm。（4）对 C2316 皮顺开门口及其 5 m 范围内巷道架设工字钢棚，工字钢棚一棚三腿，棚距 1 m，采用液压单体支柱配合 5 m 长及 3.6 m 长的 11#工字钢架设，液压支柱型号为 DW35-250/100X，单体支柱初撑力不小于 90 kN。如图 2、图 3。592023 年第 2 期齐升龙等：复杂条件下巷道开门掘进期间顶板支护技术齐升龙等：复杂条件下巷道开门掘进期间顶板支护技术 图 1 C2316 工作面切眼开门示意图图 2 开门口锚索加强支护示意图（mm）图 3 开门口架棚加强支护示意图（mm）3 开门期间措施1-33.1 临时支护（1）开口巷道无法正常使用前探梁、岩性破碎时，采取截割前打超前锚杆护顶的方式，循环进尺不大于 700 mm。超前锚杆采用 20 mm1800 mm 等强螺纹钢式树脂锚杆，间距 850 mm，位于紧贴迎头的顶板施工，斜向上约 70，不少于 4 根。（2）巷道正常施工时，吊挂前探梁作为临时支护。前探梁使用 5 根 60 mm60 mm6 mm 的方钢管内穿 48 mm4 mm 圆钢管，长 4500 mm，采用巷道正顶布置的锚杆配合吊环固定。前探梁使用可调节吊环，使用 20 mm 等强螺纹钢式树脂锚杆、22 mm 螺母及 20 mm 厚钢板加工；每根前探梁用 1 个吊环吊挂在顶板锚杆上，必须确保吊环上满丝。3.2 永久支护（1）C2316 工作面切眼导硐开门施工 11 m 范围内，采取缩小锚杆、锚索排距加强支护，锚杆排距由 800 mm 缩为 700 mm，锚索排距由 1600 mm缩为 1400 mm,并在设计正常支护锚索两排之间增加2根21.6 mm8500 mm钢绞线锚索，由“三三”布置变成“三二三”布置。（2）待掘进机进入 C2316 工作面切眼导硐后，再在开门口架设 14 架工字钢棚，施工过程中，位于“牛鼻子”外侧架设 2 架单元支架。（3）开门施工期间，每 700 mm 为一个循环，掘进机每次截割后进行顶板临时与永久支护，顶部锚杆、轧花网支护紧跟迎头，帮部锚杆可待下一循环一次支护，但不得超过 2 个排距，锚索待两个循环后与帮部锚杆支护时一同支护。一个循环割完后退机，首先对掘进工作面进行临时支护并确保牢固，最大控顶距不得超过 1700 mm，最小空顶距不得超过 300 mm；再按由外向里、由顶板中间向两帮的顺序打锚杆永久支护。（4）开门施工时，“牛鼻子”处因高强锚杆无法锚固，采取施工对穿等强锚杆两侧紧固的支护方式，外露超长锚杆需锯除。另外，牛鼻子向前 10 m 范围内贴帮支设一路单体棚，单体棚随迎头掘进向前延伸（距迎头不超 10 m），采用液压单体支柱配合一字梁，液压支柱型号为 DW35-250/100X，单体支柱初撑力不小于 90 kN。（5）巷道施工期间，如遇到巷道围岩变形显著增加，底板明显底鼓，顶板淋水增大，围岩节理裂隙发育，钻眼速度异常等情况，必须立即停止施工，撤出人员至安全地点。4 效果分析为验证顶板支护效果，在巷道交叉口位置布置表面位移监测站，进行巷道围岩变形观测。根据监602023 年第 2 期来压步距为 12 m。在基本顶初次来压过程中，工作面煤帮未出现明显片帮现象，完整性较好。工作面支架阻力始终保持在 38004500 kN，平均阻力值在4150 kN，仅为支架额定阻力值的 65%左右。相较于其他未处理工作面，工作面初次来压步距可以缩短近 30 m，充分表明切眼深孔爆破卸压技术可有效缓解顶板来压强度，确保工作面初采始终处在安全可控的状态。4 结论在 8208 工作面初采切眼预裂爆破作业过程中，采用数值模拟与理论分析结合的方式优化炮孔参数，提高爆破效果，缩减8208工作面初次来压步距；采用囊袋快速封孔工艺替代传统炮泥封孔，有效提高现场施工效率，单班可完成 8 个炮孔爆破作业。【参考文献】1 宫世文，张荪茗，孙震，等.深孔预裂爆破强制放顶技术的应用 J.煤矿安全，2007，38（01）：（上接第 57 页）测结果得出巷道表面位移移近情况如图 4。（a）顶板变形量（b）两帮移近量图 4 巷道掘进期间围岩变形量通过分析图 4 可知，在巷道掘进期间，随着巷道掘进时间的延续，顶板下沉量和两帮移近量均出现逐渐增大的趋势。其中顶板下沉量主要出现在巷道掘进后的 05 d 内，两帮移近量主要出现在巷道掘进后的 06 d 内，顶板累计下沉量和两帮累计移近量分别为 15 mm 和 11 mm。顶板最大下沉速度在巷道掘进 3 d 后出现，最大值为 6 mm/d；两帮最大变形速度在巷道掘进 4 d 后出现，最大值为 4 mm/d。在巷道掘进 5 d 后，顶板及两帮的变形量逐渐趋于稳定，掘进 10 d 后顶板下沉速度及两帮变形速度均变为 0，最终顶板下沉量及两帮变形量最大值分别为 20 mm 和 14 mm。5 结论C2316 工作面切眼开门期间开门口巷道跨度大，通过采取加密锚杆、锚索，架设木垛等措施进行加强支护，经过表面位移监测，最终顶板下沉量及两帮变形量最大值分别为 20 mm 和 14 mm，巷道围岩变形控制较好，能够保证大跨度下掘进期间的顶板安全，为以后大跨度掘进提供宝贵的经验。【参考文献】1 钱明高，刘听成.矿山压力及其控制 M.北京：煤炭工业出版社，1984.2 吕飞，于可伟.关于软岩巷道围岩分类的巷道支护优化设计 J.城市建设理论研究（电子版），2017（05）：123.3 华心祝，马俊枫，许庭教.锚杆支护巷道巷旁锚索加强支护沿空留巷围岩控制机理研究及应用 J.岩石力学与工程学报，2005，24（12）：2107-2112.21-222 庞家平，韩玉友.预裂爆破技术在坚硬顶板突出煤层回采工作面中的应用 J.安徽科技，2007（04）：52-53.3 张建明.郭庄煤业井下液压支架在复杂地质条件下的稳定性分析 J.山东煤炭科技，2019（12）：132-133+145.4 刘志忠.利用深孔控制预裂爆破技术提高综放工作面顶煤回收率 J.煤矿安全，2006，37（03）：33-35.5 孙小军.东曲矿 18406 工作面初次放顶技术研究J.中国煤炭，2010，36（S1）：10+26.6 何岗，张为，赵立柱.回撤工作面坚硬顶板初次垮落冲击风暴的防治J.煤矿开采，2011，16（02）：102-103.7 李虎民，傅鉴源.深孔预裂爆破技术在综采顶板管理中的应用J.煤炭科学技术，2003，31（07）：10-128 林青，王晓振，许家林，等.顶板预裂爆破技术在防止压架事故中的应用 J.煤炭科学技术，2011，39（01）：40-43.