回风大巷开口交叉处的差异化支护技术

薛龙志

（山西煤炭运销集团龙峰煤业有限公司，山西 吕梁 033000）

1 工程概况

龙峰煤业主采9+10+11#煤层。9#煤层厚度1.1m，9#和10#煤层间有一层厚0.8m的泥岩夹矸，10+11#煤层厚度7.81m。底板岩性上部为粉砂岩，厚2.8m，下部为泥岩，厚6.16m。回风大巷位于9+10+11#煤层，回风立井南侧17.8m处，距井田北边界230m，方向正东90°。巷道南邻为设计主运大巷，再南为辅运大巷，相邻巷道间距50m，平行布置。回风大巷沿9#煤层底板掘进，设计长度为2340.7m，巷道坡度-1.9°～ -11.3°，西高东低，平均坡度-6.6°。工作面标高600～850m，地面标高933～1033m。

2 巷道交叉开口工艺

2.1 巷道布置

根据矿井开拓设计，为和主斜井贯通形成矿井全负压通风系统，回风立井以东东段回风大巷长度807.156m，方向90°，坡度为-3.78°～ -11.3°；向西西段回风大巷长度1533.566m，方向270°，坡度为1.9°～6.3°，作为采区回风使用。东、西段回风大巷均沿9#煤层底板掘进。在巷道北帮，每隔100m掘一个调车硐室，用于辅助运输调车或存放材料等。调车硐室高度和主巷相同，深度和宽度各为3.0m。

2.2 巷道开口方法

巷道开口为炮掘配合40型溜子施工。回风大巷开口施工顺序：马头门锚喷段完成后，继续向南掘进10.5m，前5.5m作为临时水窝使用，后5m向西开口掘进5m作为临时开关站，向东为东段回风大巷。各巷道均沿9#煤层底板掘进，待完成东段回风大巷掘进后，向西延掘西段回风大巷。

向南、向西、向东各巷道形状均为矩形，其中，向南巷道净断面规格为净宽×净高=4.0m×4.0m，长度10.5m；向西、向东巷道净断面规格为净宽×净高=5.0m×4.0m，在开口掘进4m后，在保证流水坡度的情况下，逐渐过渡到断面尺寸为净宽×净高=5.0m×3.3m；向东掘进机头硐室达到80m时，安装160掘进机，并用800运输胶带替代40型溜子进行机掘施工。回风大巷开口点位置如图1所示。

图1 回风大巷开口示意图

3 支护参数

回风大巷、东段回风大巷开口、临时水窝、临时开关站、调车硐室等均为矩形断面。不同围岩地质条件采取不同支护工艺参数，具体如下：在巷道直接顶板为K2石灰岩时，采用锚网喷支护；在巷道直接顶板为泥岩或砂岩时，在锚网喷的基础上增加锚索支护；在地质构造破碎区时，及时增加一根工字钢配合两个单体液压支柱的架棚支护，棚距1000mm。

3.1 临时水窝支护参数

临时水窝长度10.5m，掘进至设计长度后，在距掌头4.5m处起底深度2m作为临时水窝使用，起底后帮部支护和同段巷道相同。巷道支护断面如图2所示。

（1）锚杆支护

顶锚杆采用2200mm×Φ20mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，采用加长锚固，锚固力不小于100kN；间排距为800mm×800mm，每排6根，距左右帮各100mm顶角锚杆按75°角施工；锚杆托盘为HPB钢制150mm×150mm×10mm蝶形托盘。帮锚杆为1800mm×Φ20mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，采用加长锚固，锚固力不小于100kN；帮锚杆间排距为800mm×800mm，和顶锚杆成一条线平行均匀布置，每帮各5根，顶帮角和底帮角锚杆各和巷帮成75°角施工；托盘为150mm×150mm×10mm蝶形钢托盘；迎脸和侧帮支护相同。

（2）锚索支护

十字口顶板锚索加密至间排距为1600mm×1600mm，打4排8根锚索；进入临时水窝后按间排距1600mm×2000mm对称巷中打2排4根锚索。顶锚索采用Φ18.9mm，长度为5000mm钢绞线，孔深为4.7m，采用加长锚固，预紧力不小于200kN，锚索托盘为300mm×300mm×14mm钢板。

（3）护表支护

临时水窝巷道顶板和巷帮均采用Φ6mm×1000mm×2000mm钢筋焊接网，网格为100mm×100mm。巷道上顶角挂网时，顶网与帮网用整网过渡，不准在拐角处接网。巷道顶板及巷帮喷浆厚度为100mm，并在水窝底板打一层厚度200mm的垫层，强度C25。

图2 临时水窝巷道支护断面图

3.2 开关站支护参数

顶锚杆为2200mm×Φ20mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，采用加长锚固，锚固力不小于100kN；间排距为800mm×800mm，每排7根，均匀布置，距左右帮各200mm顶角锚杆按75°角施工；锚杆托盘为HPB钢制150mm×150mm×10mm蝶形托盘。帮锚杆为1800mm×Φ20mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，每帮各5根，锚杆间排距、锚固参数及托盘均与顶板保持一致；迎脸和侧帮支护相同。锚索支护为在开口处按间距2400mm打2根开口顶锚索后，临时开关站内按间排距2400mm×2000mm对称巷中打2组4根锚索；锚杆规格及锚固参数等与水窝一致。巷道护表支护与水窝相同。巷道支护断面见图3所示。

3.3 回风大巷支护参数

东段回风大巷，净断面巷宽和临时开关站相同，在开口4m长后，巷高由4.0m逐渐过渡到3.3m。东、西段回风大巷正常断面处的支护参数均与临时开关站的支护参数一致，在回风大巷北侧每隔100m打一个调车硐室，规格为净宽×净高×净深=3.0m×3.3m×3.0m。支护参数如下：

顶锚杆为2200mm×Φ20mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，采用加长锚固，锚固力不小于100kN；锚杆间排距为800mm×800mm，每排5根，距左右帮各100mm顶角锚杆按75°角施工；锚杆托盘为HPB钢制150mm×150mm×10mm蝶形托盘。顶板锚索为先在开口处顶板中心1根开口顶锚索后，调车硐室内按间距1600mm打1根中心锚索，锚索采用Φ17.8 mm、长度为5000mm钢绞线，其余参数及构件与正巷顶板相同。巷帮及护表支护与正巷段保持一致。调车硐室支护见图4所示。

图3 开关站巷道支护断面图

图4 调车硐室支护平、剖面图

4 支护效果

（1）煤矿大巷由于服务时间长，科学合理、技术经济可行的巷道开口工艺及支护设计是实现巷道快速掘进和安全施工的基础。根据龙峰煤业回风大巷布置位置，结合所处层位围岩性质，确定了巷道开口工艺及支护参数。在巷道直接顶为K2灰岩时，采用锚网喷支护；在巷道直接顶为泥岩或砂岩时，采用锚网索喷联合支护方式；在构造影响区围岩破碎时，增加架棚支护。

（2）矿压观测分析。在回风巷道掘进后，对巷道锚杆索受力、顶板离层及巷道围岩表面位移进行观测分析。通过观测可知，在地质正常区域，巷道锚杆索支护受力平稳，巷道顶板离层最大为15mm，巷道两帮收缩量最大113mm，顶班最大下沉量为68mm，巷道围岩状态稳定；在地质构造区巷道顶板离层和围岩变形均有较大幅度的变化，采用架棚支护后，巷道围岩稳定可控。