顺槽巷道顶板含软夹层时的支护效果分析

顺槽巷道顶板含软夹层时的支护效果分析
张 勇
（晋城煤业集团凤凰山煤矿，山西 晋城 048007）
摘 要
凤凰山煤矿XV2207巷顶板含软夹层，根据夹层赋存位置的不同，采取不同的支护参数。

经矿压观测及回采的
验证，XV2207巷只是出现很小的下沉和离层，未对生产造成任何影响。

说明支护方案可靠，充分发挥了锚杆（索）悬吊作用，有效保持了巷道的整体稳定性。

关键词
顺槽 夹层 顶板 支护
中图分类号 TD353+.6 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2018.01.012
The Support Effect Analysis of the Soft Interlayer at the Top of the Chute Roadway Roof
Zhang Yong
( Fenghuangshan Coal Mine,Jincheng Coal Group, Shanxi Jincheng 048007)
Abstract: The roof of the XV2207 roadway in Fenghuangshan Coal Mine contains soft interlayer. According to the different location of the interlayer, different support parameters are taken. Through the verification of ore pressure observation and recovery, the XV2207 roadway is only a small sinking and separated layer, which does not have any effect on the production. It shows that the support scheme is reliable, fully exerts the suspension effect of bolt (cable), and effectively maintains the overall stability of the roadway.
Key words: chute roadway interlayer roof support
收稿日期
2017-09-14作者简介 张勇（1983-），男，山西孝义人，2005年毕业于中国矿业大学采矿工程专业，工程师。

1 巷道概况
凤凰山煤矿XV2207巷为XV2304综采工作面的进风顺槽，设计长度1572.6m ，巷道断面为矩形断面，毛宽4.5m ，净宽4.3m ，毛高2.6m ，净高2.5m ，巷道布置图见图1。

该巷道顶板采用锚杆、钢筋托梁配合菱形金属网支护，采用锚索进行补强支护，巷帮采用锚杆、钢筋托梁配合双抗塑料网进行支护。

巷道顶板为K2石灰岩，平均厚度达9m 。

巷道在掘进过程中，局部区域顶板含有不同层位的软夹层，软夹层岩性一般为泥岩，厚度为50~300mm 。

软夹层的存在严重影响巷道的正常支护，如果前期巷道支护不合理，后期回采可能会引发巷道顶板冒落。

2 巷道顶板支护方式
巷道在掘进过程中，根据锚杆钻机钻孔及顶板钻孔窥视，发现在巷道顶板往上0.5~1m 、1~1.5m 、1.5~2m 范围内出现了软夹层，夹层厚度最大达到
300mm ，必须根据三种不同的条件，采取不同的支护方式。

图1 XV2304综采工作面巷道布置图
2.1 顶板上方0.5~1m 存在软夹层的支护方式
巷道顶板采用锚网梁组合支护，采用锚索补强支护。

锚杆采用MSGLW-400/20×2000型左旋无纵肋螺纹钢锚杆，钢筋托梁规格为T4000×80/16 100×80，采用16#圆钢焊接而成，宽度为80mm ，长度为4000mm 。

锚杆排距为1.2m ，每排布置4根锚杆，锚杆间距为1.3m ，锚杆锚固力不低于100kN ，预紧力矩不低于300N·m 。

锚索型号为SKP-18-1/1860，在巷道正中每隔3.6m 布置一根，锚索预紧力应达到150kN 以上，网片规格为
LW10/50-1.3×4.0，见图2。

图2 巷道顶板往上0.5~1m 范围内存在软夹层时的顶板
支护图（单位：mm ）
2.2 顶板上方1~1.5m 存在软夹层的支护方式
巷道顶板采用锚网梁组合支护，并采用锚索补强支护。

锚杆采用MSGLW-400/20×2000型左旋无纵肋螺纹钢锚杆，钢筋托梁规格为T4000×80/16 100×80，采用16#圆钢焊接而成，宽度为80mm ，长度为4000mm 。

锚杆排距为1.5m ，每排布置4根锚杆，锚杆间距为1.3m ，锚杆锚固力不低于100kN ，预紧力矩不低于300N·m 。

锚索型号为SKP-18-1/1860，在巷道正中每隔4.5m 布置一根，锚索预紧力应达到150kN 以上，网片规格为LW10/50-1.6×4.0，见图3。

图3 巷道顶板往上1~1.5m 范围内存在软夹层时的顶板
支护图（单位：mm ）
2.3 顶板上方1.5~2m 存在软夹层的支护方式
巷道顶板采用锚梁组合支护，并采用锚索补强支护。

锚杆采用MSGLW-400/20×2500型左旋无
纵肋螺纹钢锚杆，钢筋托梁规格为T4000×80/16 100×80，采用16#圆钢焊接而成，宽度为80mm ，长度为4000mm 。

锚杆排距为1.5m ，每排布置4根锚杆，锚杆间距为1.3m ，锚杆锚固力不低于100kN ，预紧力矩不低于300N·m 。

锚索型号为SKP-18-1/1860，在巷道正中每隔3m 布置一根，锚索预紧力应达到150kN 以上，见图4。

图4 巷道顶板往上1.5~2m 范围内存在软夹层时的顶板
支护图（单位：mm ）
3 矿压观测及数据分析
3.1 矿压观测仪器的布置
在巷道掘进期间，每隔45m 在巷道中部布置1个顶板离层仪，对巷道顶板离层情况进行监测。

在巷道500m 处、1000m 处、1500m 处分别布置一个综合测站，监测巷道受回采影响的变形量及锚杆（索）受力情况，综合测站内设有表面位移测点、锚索测力计和锚杆测力计。

3.2 矿压观测频度
距掘进工作面50m 范围内的顶板离层仪及综合测站每班观测1次，50m 往外时每周观测1~2次，并将观测的数据及时记录到记录本上。

3.3 观测数据分析
3.3.1 掘进期间的观测数据分析
根据顶板离层仪及综合测站观测数据得知：XV2207巷顶板离层值较小，仅为3mm ；顶板锚杆端部最大受力为20kN ，锚索端部最大受力为25kN ；巷道顶板最大下沉量为2mm ，底板最大底
臌量为10mm ，两帮最大位移量为45mm 。

3.3.2 回采期间的观测数据分析
（1）顶板离层情况。

受工作面回采动压影响，XV2207巷内所有的顶板离层仪在进入超前支护段后，顶板离层仪显示顶板最大离层值在3~7mm 之间，
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7/1860，长度6.15m ，采用两支MSCK/Z2360超快速锚固剂锚固；每套锚索均应采用万向调心球垫，张拉力不小于80~120kN。

（b ）Ⅱ-Ⅱ断面锚索布置图
（3）两帮各布置4根MSGM-235/16×1800左旋无纵筋高强锚杆，靠近顶底板的帮部锚杆安设角度为与水平线成15°；长度为3.7m 的钢带，配合铁丝网护表；MSCK/Z2360双速树脂锚固剂、
MSZ2335中速树脂锚固剂各1支，加长锚固；预紧力不小于30kN。

图4 围岩控制方案及参数
5 小结
采用该支护方案，巷道在掘进及回采过程中经受了煤岩蠕变、煤体风化、工程扰动影响的考验，围岩变形较小，达到了预期的支护效果。

说明在厚层复合顶板大断面煤巷中，采用长锚杆、锚索配合槽钢组成锚索梁加强支护，施加高预紧力，可以在顶板中形成稳定的承载梁结构，对顶板离层及巷道的表面收敛起到有效的控制作用。

【参考书目】
［1］ 崔树彬,宋召谦.复合顶板煤巷组合锚杆支护技
术[J].采矿与安全工程学报,2000(04):59-61.
［2］ 张农,侯朝炯,王培荣.深井三软煤巷锚杆支护技
术研究[J].岩石力学与工程学报,1999,5(4):437-440.
［3］ 梁国栋,王成,杜泽生,等.深井厚层复合顶板大断
面煤巷围岩控制技术[J].煤矿安全,2010(10):57-60.
4 结论
（1）XV2304综采工作面在回采过程中，XV2207巷顶板未发生冒落，只是出现很小的下沉和离层，未对生产造成任何影响。

说明针对顶板不同层位所含软夹层的情况，及时采取不同形式的锚杆（索）支护，可将软夹层和顶板K2石灰岩形成一个整体，发挥了锚杆（索）的悬吊作用，有效地保持了巷道的整体稳定性。

（2）通过矿压监测，证实了三种不同的锚杆（索）支护形式满足现场顶板支护需求，很好地控制了巷道受采动影响的变形。

该支护方案可用于条件类似的巷道支护。

离层值较小，且均在安全值范围内。

说明巷道的整体稳定性得到了明显的控制，锚杆（索）的主动支护发挥了较好的作用，阻止了顶板内软夹层处的离层。

（2）锚杆、锚索的受力状况。

XV2207巷顶板锚索端部最大受力为90kN ，顶板锚杆端部最大受力为75kN ，以上锚杆、锚索的受力值均小于锚杆（索）的设计锚固力，说明巷道的顶板压力不大。

（3）巷道围岩变形情况。

根据表面位移测点观测数据得知，巷道顶板最大下沉量在3~10mm 之间，底板最大底臌量在50~150mm 之间，两帮最大位移量在105~185mm 之间，由此得出巷道的变形量不大，满足巷道的使用需求。

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