深井高应力软岩巷道支护设计

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[摘 要]针对口孜东矿深井高应力软岩巷道顶板支护困难的问题，采取如下方案：（1）加强端头支护及控制，保证端头顶板安全；（2）采用单体支柱配铰接顶梁托棚支护对风巷和机巷进行超前支护；（3）使用锚链网联合支护方法对巷道围岩进行支护，并采用单体配合3/4圆木打带帽点柱、打托棚或架棚的方法对顶板移近量较大区域进行支护。工业性实验表明：该支护方案的实施有效地维护了工作面巷道断面大小，确保了工作面进出料的畅通，保证了工作面的开采效率。

[关键词]深井 高应力 软岩巷道 支护设计

中图分类号：TK25 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0019-01

1.工作面概况

口孜东矿111301工作面位于矿井一水平（-967m）中央（13-1）采区东翼，是中央采区13-1煤层第三个综采工作面。该工作面西起中央（13-1）采区回风上山，东至D14勘探线，南临13-1煤层工业广场保护煤柱线，北靠111303工作面胶带机顺槽，工作面整体布置近东西走向。该工作面走向长度1604.2m（风巷）～1784.9m（机巷），平均走向长度1694.6m；可采走向长度1558.1m（风巷）～1540.9m（机巷），平均可采走向长1549.5m；切眼斜长185m。111301工作面可采面积278114.0m2，标高范围为-843.0m～-938.0m。

2.顶底板岩性

老顶：细砂岩，灰白色，成分以石英、长石为主，含次、暗色矿物，分选差，中粒结构为主，泥质胶结，上直立裂隙发育，充填方解石脉，见少量植物化石碎片；厚度0～4.65m，平均2.14m，岩层稳固性中等；普氏硬度系数6.8～7.8。

直接顶：泥岩，灰色～深灰色，破碎，泥质结构，致密性脆，夹薄层炭质泥岩，参差状断口；厚度0～3.39m，平均1.25m；普氏硬度系数3.6～4.1。

13-1煤层的底板主要由泥岩及煤线组成，深灰～灰黑色，块状，泥质结构，平坦状断口，在断面上见大量植物化石碎片；厚度0.84～10.09m，平均厚度5.35m，普氏硬度系数4.5～5.6；煤线灰黑色，粉末状，碎块状，富含泥质，厚度0.28～0.55m，平均0.39m，普氏硬度系数约为1.2。

由此可见，111301工作面顶板破碎，易偏帮冒顶，当工作面开采时，采动影响将导致巷道大范围变形，片帮冒顶等矿压显现严重。因此须针对111301工作面巷道顶板进行支护设计，以保证巷道断面大小，保证巷道的畅通。

3.巷道顶板支护方法设计

3.1 工作面上、下端头顶板支护方法

工作面上、下端头的顶板主要靠液压支架控制，受该工作面两巷起伏变化影响，工作面倾斜长度也随之发生变化，开采过程中将出现工作面变长或变短，导致上、下端头液压支架在两巷中的位置不断发生变化，为此，开采过程中需认真观察、测算，确定采取开帮或撤架及加架方法保证工作面正常推进。

（1）当工作面长度发生变化，端头架距离巷帮大于1.5m时，在端头架外侧，用单体配合3/4Φ200mm圆木顺巷道走向打托棚加强支护。（2）端头架距巷帮超过3m或端头压力较大、顶帮变形严重时，则在端头架外侧沿走向每隔3～5m施工木垛来加强该处支护，两木垛之间打两排走向托棚或加架加强支护。（3）端头附近顶板破碎或压力较大时，需及时拉超前架。（4）随工作面推进，两巷端头的单体、铰接梁要及时回收。工作面端头架外侧托棚要与工作面支架切顶线保持平齐。（5）采煤机割透煤帮之前，回撤工作面煤壁侧单体及铰接梁时不得超前2.0m。（6）上下隅角的采空区顶板冒落不及时，局部悬顶时，先沿支架切顶线用直径大于200mm的木料支设一排切顶密集支柱或打一个木垛加强支护，然后将顶板锚杆螺帽、锚索锁具卸掉，协助放顶；大范围悬顶时，必须停止回采作业，进行强制放顶。强制放顶需另编专项安全技术措施。

3.2 两巷超前支护设计

（1）机巷：其超前支护方式为单体支柱配铰接顶梁托棚支护。施工方法为：先用3/4Φ200mm圆木或工字钢作棚梁（巷道宽度较大时，采用两根棚梁搭接使用，搭接长度不少于200mm），单体作临时棚腿套临时棚，棚间距1.0m，中间排棚间距500mm；套棚后再用半圆木架#字型木垛将套棚之上圆弧顶接实；然后用单体配合HDJA-1000铰接梁沿走向打三排托棚（如果转载机里帮一排托棚压力大回铰接梁不安全可以不使用铰接梁），最后撤除临时棚的临时腿。压力较大时，转载机垂直传动部处上方顶板可采用工字钢梁迈步式支护。托棚位置见附图5，超前支护长度不得不小于35m。

（2）风巷：选用3/4Φ200mm圆木或工字钢作棚梁，棚间距1.0m（净间距），在木棚上面使用半圆木架#字型木垛进行接顶（顶板漏矸时必须用笆片过顶）；接顶后使巷道成为平顶断面，然后用单体配合HDJA-1000铰接梁沿走向打四排托棚，棚间距1.0m，中间两排棚间距500mm，其位置见附图5，超前支护长度不得不小于50m。

若巷道压力较显现，上述支护方式不能满足支护要求，可采取在原有的支护基础上二木梁之间再加一排（或两排）工字钢梁、采用一梁二柱加强支护。

3.3 机巷和风巷顶板支护设计

机巷及风巷全部跟顶掘进，设计为直墙半圆拱形断面，采用锚网索联合支护，支护断面图如图4所示。开采过程中，当两巷锚网局部开裂或腐蚀漏煤矸时，可采用直接补网处理；当局部顶板移近量较大时，可采用单体配合3/4圆木打带帽点柱、打托棚或架棚处理；当局部巷道帮顶变形严重，影响其中管路、胶带机、轨道等设备使用时，需采取挑顶、开帮、卧底的办法进行处理。

4.结论

（1）口孜东矿111301工作面巷道顶板为高应力软岩巷道顶板，顶板破碎严重，易偏帮冒顶，须加强巷道顶板支护，优化支护设计。（2）工作面上下端头顶板采用液压支架进行顶板支护外，并采用圆木打托棚、木垛以及单体加铰接梁对端头附近顶板加强支护，有效保证了端头附近顶板的安全。（3）工作面超前段20m的支护方式除采用锚网索联合支护外，同时采用单体支柱配铰接顶梁托棚加强支护，可有效控制巷道超前段的巷道变形，保证工作面进出料的畅通无阻。（4）工作面风巷和机巷采用锚网索联合支护，同时采用单体配合3/4圆木打带帽点柱、打托棚或架棚对局部顶板移近量大的区域进行处理，保证了工作面的安全回采。

作者简介

陈文，男，2011年毕业于安徽理工大学采矿工程专业，现为口孜东矿综采一队技术员。