大倾角斜井巷道扩修支护技术

连志伟 罗松峰 杨滨滨

摘 要：针对大倾角斜巷条件下传统的支护工艺采取单一的诸如被动棚式支护或主动锚喷网支护，无论采取任何一种支护方式均存在支护结构稳定性差、变形大等问题。而大倾角斜巷各段的地质施工条件不同，应该采用棚式支护与锚网支护相结合的方式，在大倾角副斜井巷道采用用棚式支护与锚网支护相结合的支护方式具有技术先进可行、安全可靠、操作方便、巷道支护强度高、改善了巷道的维护状况、返修率低等特点，收到了显著的支护效果，满足了矿井安全生产要求。

关键词：大倾角；斜井巷道；主动支护；被动支护

1 概况

该巷道在二1煤层顶板中扩修，层位较为稳定，主要为山西组二1煤层顶板砂岩。该巷道在二1煤层顶板中扩修，层位较为稳定，整体岩石性质较稳定，岩层走向NE40°～50°、倾向SE50°～40°，倾角35°～45°，平均40°，扩修过程不会穿越二1煤层，一般为浅灰色中、细粒砂岩和砂质泥岩，硬度系数为f=2～8。

2 支护方式设计

根据地质资料和扩修工程中实际揭露岩层情况分析，当扩修地点岩性较稳定时巷道支护采用钢筋网喷支护，当扩修地点岩性较破碎或扩修交叉点时巷道支护采用钢筋网喷配合29U型钢架棚支护可满足使用要求。

锚喷巷道临时支护形式：采用“吊环+钢管+背板”临时支护，前探梁采用长度为3.6m，Φ60mm壁厚为6mm的钢管加工而成，工作面使用3根前探梁，吊环采用钢板配合锚杆螺母加工而成。前探梁分别穿入在工作面最前端3排居中的锚杆上的吊环（不少于两个）内，每根前探梁必须使用两个在一条直线上（该直线与巷道中心线平行）的吊环悬挂。

3 永久支护参数计算

3.1 钢筋网喷射砼支护

（1）锚杆长度计算，按悬吊理论计算锚杆参数：

L=KH+L1+L2

式中 L---锚杆长度， m

H---自然平衡拱高度， m

K---安全系数， K=1.2—2，一般取K=2

L1---锚杆锚入稳定岩层的深度，一般按经验取0.5m

L2---锚杆在巷道的外露长度（岩石外），一般取0.04m

其中 H=B/2f=3.44/（2×5）=0.344m

式中 B---巷道扩修最大宽度，取3.44m

f---岩石坚固性系数，砂岩取5

则 L=2×0.344+0.5+0.04=1.228m

（2）锚杆间、排距计算：

锚杆间、排距计算：锚杆间距和排距可根据每根锚杆悬吊的岩石重量确定，即锚杆悬吊的岩石重量大于（等于）锚杆的锚固力。可按间、排距相等原则排列，即：

式中 a—锚杆间、排距，m；

K—锚杆安全系数，一般取K=1.5～2，取K=2；

γ—岩体重力密度，砂岩的重力密度为25.48kN/m3；

Q—设计的锚固力，kN；取100kN（根据实验对?20mm锚杆进行的非破坏性拉力试验，锚杆锚固力为100kN以上）。

H—自然平衡拱高度，经计算H=0.48m。

根据矿井支护经验，施工时，巷道内锚杆间排距取800×800mm。

锚杆间排距验算，锚杆间、排距不大于0.5倍的锚杆长度。

锚杆间距：d<0.5L=0.5×2.2=1.1m，符合要求；

锚杆排距：d<0.5L=0.5×2.2=1.1m，符合要求。

（3）锚杆直径计算：

式中D—锚杆杆体直径，mm；

Q—设计的锚固力，kN；取100 kN（根据矿井非破坏性拉力试验取得）

σ—杆体材料的抗拉强度，MPa，矿井使用锚杆强度330MPa；

则

通过以上计算，选用Ф20mm，长度2200mm的小螺距高强度螺纹钢锚杆支护，钢筋网喷砼支护段锚杆间排距800×800mm，可满足支护要求。

4 永久支护要求

巷道顶帮采用钢筋网喷砼支护，锚杆间排距800×800mm，顶、帮锚杆均使用快速锚固剂2卷（MSCK2335树脂锚固剂），当孔径过大时可适当增加锚固剂数量，锚杆锚固力不小于100kN。钢筋网要搭茬连接，搭接长度不小于100mm，相邻两块网之间要用12#铁丝双股连接，连接点要均匀布置，每两孔一连。若遇到岩石破碎带、顶板淋水、巷道超挖等现象时，可以先进行初喷再挂网、打设锚杆，然后采用29U型钢进行联合支护，最后再进行复喷。

参考文献：

[1]高中山，朱柏石.斜井施工设备最优配套方案选择的网络方法[J].东北煤炭技术，1994（01）.

[2]陈清敏，陈灿亭，何振伟.大倾角斜井快速施工技术[J].科技信息，2008（27）.

[3]刘其兴.斜井施工技术分析[J].煤炭科学技术，1988（08）.

作者简介：连志伟（1978-），男，助理工程师，从事矿井生产技术工作。