古書院礦十五號煤工作面巷道支護方式研究

1.　巷道地質條件

　　試驗巷道為古書院礦 15 號煤首采工作面的順槽和切眼，巷道沿 15 號煤頂板掘進，部分區(qū)域需要破底。

15 號煤層位于太原組下部，平均煤厚 1． 98m，含夾石 0～2 層，厚度多在 0． 50m 以下。頂板為 K 2 石灰?guī)r，平均厚度 9． 00m，單向抗壓強度平均 101． 6MPa，屬堅硬型頂板。直接底板為泥巖，平均厚度約 2． 75m，其下部為本溪組的鋁土泥巖，平均厚度約 4． 25m，屬軟弱型。古書院礦 15 號煤盤區(qū)進行了 3 個點的地應力測試，3 個測點中最大水平主應力 σ H 最大為 9． 45MPa，最小為 7． 11MPa，3 個測站側壓系數 σ H/σV 分別為

1． 69，1． 21，1． 65，側壓系數均大于 1，以水平應力為主，屬于構造應力場類型。3 個測站最大水平主應力方向位于:N33． 1°E，N10． 9°E，N77． 5°E，最大水平主應力方向為北偏東方向。古書院礦工作面順槽巷道掘進斷面為 12． 22m 2 ，掘進寬度為 4． 7m，掘進高度為 2． 6m。

2.　巷道錨桿支護設計

　　為了節(jié)約材料成本、減小材料運輸工程量和降低工人勞動強度，將古書院礦十五號煤工作面順槽巷道

分為三種條件進行支護。

結論

(1)工作面走向最大下沉值為 2850mm，最大下沉點位置為傾斜方向居中、走向方向距切眼170m 的采空區(qū)側。工作面拐點偏移距為偏向采空區(qū)側約 100m，主要影響半徑約為 150m。

(2)最大傾斜值的出現在拐點處，數值為 65mm/m;曲率最大值出現在距拐點約 20m 的兩側，最大曲率值為 3mm/m 2 。

(3)對工作面上方地表的生態(tài)保護具有指導意義。對類似地質條件下的煤炭開采地表破壞預計有一定的借鑒意義。

2.1 直接頂為灰?guī)r時的初始設計

當直接頂為灰?guī)r、結構完整時，支護方式如圖 1。

2. 1.1 頂板支護

錨桿形式和規(guī)格:采用高強度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400，規(guī)格為 Ф18 ×2000mm。錨固方 式: 采 用 兩 支 錨 固 劑 進 行 錨 固，1 支MSZ2360 和 1 支 MSK2335，鉆孔直徑為 28mm，錨固長

度為 1100mm。鋼筋托梁規(guī)格:SB －14 －4200 － 3，采用 14 號圓鋼焊接而成，寬度為 50mm(凈)，長度為 4200mm，在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。托盤:采用高強度拱型鋼托盤，規(guī)格:100 × 100 ×8mm。錨桿布置:錨桿排距 2000mm，每排 3 根錨桿，間距1800mm。錨索布置:在巷道中部施工 1 根直徑為 15． 24mm、長度 為 5400mm 的 錨 索 進 行 探 頂、補 強，排 距 為8000mm(即每 4 排錨桿打 1 根錨索)。

2. 1.2 巷幫支護

　　錨桿形式和規(guī)格:采用高強度螺紋鋼錨桿，鋼號為BHRB400，規(guī)格為 Ф18 ×2000mm。錨固方式:采用1 支 MSZ2360 的錨固劑進行錨固。鋼筋托梁規(guī)格:SB －14 －2000 － 3，采用 14 號圓鋼焊接而成，寬度為 50mm(凈)，長度為 2000mm，在安裝錨桿的位置處焊上兩段縱筋，以便安裝錨桿。錨桿布置:錨桿排距 1500mm，每排 3 根錨桿，間距800mm，巷幫頂部錨桿距頂板 300mm。當在巷道掘進時發(fā)現巷幫煤體比較破碎或酥軟時，將錨桿排距縮小為 1200mm。巷幫掛網，網片規(guī)格為 2． 1 ×1． 6m。

2. 2 　直接頂為其它巖性、距灰?guī)r距離小于 1． 5m在直接頂為其它巖性，且距灰?guī)r的距離小于 1． 5m

時，且頂 板 完 整 性 較 好 時，錨 桿 支 護 排 距 變 更 為1500mm，錨索排距變更為 6000mm，其他參數與直接頂為灰?guī)r時參數一樣。

2. 3 直接頂為其它巖性、距灰?guī)r距離大于 1． 5m在直接頂為其它巖性，且距灰?guī)r的距離大于 1． 5m

時，且頂板完整性較好時，錨桿支護如圖 2 所示。

3.　礦壓觀測分析

　　所測數據顯示，掘進期間巷道兩幫移近量最大為70mm，兩幫煤體在支護系統(tǒng)作用下，煤體變形得到很

好的控制;測站在超前綜采工作面 50m 范圍內又開始發(fā)生變化，巷道頂板基本上沒有發(fā)生變化，兩幫移近量

增加到 300mm 以上，控制在巷道安全使用范圍要求之內;3 條順槽巷道和切眼錨桿支護有效地控制了頂板的穩(wěn)定，頂板離層很小，基本上控制在 35mm 以內，保證了巷道的安全使用。圖 3 為表面位移監(jiān)測曲線。

4.　結論

(1)古書院礦 15#煤順槽巷道支護方案很好地控制了巷道圍巖的穩(wěn)定，充分發(fā)揮了錨桿支護的主動性，起到了主動支護的效果，支護設計是科學的、合理的。

(2)原支護方式材料消耗為 472． 5 元/m，優(yōu)化設計后為255． 63 元/m，每 m 巷道可直接節(jié)省216． 88 元，

節(jié)約成本 45． 9%。采用原來支護方式作業(yè)，平均每月掘進進尺約 360m，放大間排距后，平均每月可掘進巷

道 480m，掘進速度比原來提高 33． 3%。