古书院矿十五号煤工作面巷道支护方式研究-全讯官网

1.　巷道地质条件

　　试验巷道为古书院矿 15 号煤首采工作面的顺槽和切眼，巷道沿 15 号煤顶板掘进，部分区域需要破底。

15 号煤层位于太原组下部，平均煤厚 1． 98m，含夹石 0～2 层，厚度多在 0． 50m 以下。顶板为 k 2 石灰岩，平均厚度 9． 00m，单向抗压强度平均 101． 6mpa，属坚硬型顶板。直接底板为泥岩，平均厚度约 2． 75m，其下部为本溪组的铝土泥岩，平均厚度约 4． 25m，属软弱型。古书院矿 15 号煤盘区进行了 3 个点的地应力测试，3 个测点中最大水平主应力 σ h 最大为 9． 45mpa，最小为 7． 11mpa，3 个测站侧压系数 σ h/σv 分别为

1． 69，1． 21，1． 65，侧压系数均大于 1，以水平应力为主，属于构造应力场类型。3 个测站最大水平主应力方向位于:n33． 1°e，n10． 9°e，n77． 5°e，最大水平主应力方向为北偏东方向。古书院矿工作面顺槽巷道掘进断面为 12． 22m 2 ，掘进宽度为 4． 7m，掘进高度为 2． 6m。

2.　巷道锚杆支护设计

　　为了节约材料成本、减小材料运输工程量和降低工人劳动强度，将古书院矿十五号煤工作面顺槽巷道

分为三种条件进行支护。

结论

(1)工作面走向最大下沉值为 2850mm，最大下沉点位置为倾斜方向居中、走向方向距切眼170m 的采空区侧。工作面拐点偏移距为偏向采空区侧约 100m，主要影响半径约为 150m。

(2)最大倾斜值的出现在拐点处，数值为 65mm/m;曲率最大值出现在距拐点约 20m 的两侧，最大曲率值为 3mm/m 2 。

(3)对工作面上方地表的生态保护具有指导意义。对类似地质条件下的煤炭开采地表破坏预计有一定的借鉴意义。

2.1 直接顶为灰岩时的初始设计

当直接顶为灰岩、结构完整时，支护方式如图 1。

2. 1.1 顶板支护

锚杆形式和规格:采用高强度螺纹钢锚杆，钢号为bhrb400，规格为 ф18 ×2000mm。锚固方 式: 采 用 两 支 锚 固 剂 进 行 锚 固，1 支msz2360 和 1 支 msk2335，钻孔直径为 28mm，锚固长

度为 1100mm。钢筋托梁规格:sb －14 －4200 － 3，采用 14 号圆钢焊接而成，宽度为 50mm(净)，长度为 4200mm，在安装锚杆的位置处焊上两段纵筋，以便安装锚杆。托盘:采用高强度拱型钢托盘，规格:100 × 100 ×8mm。锚杆布置:锚杆排距 2000mm，每排 3 根锚杆，间距1800mm。锚索布置:在巷道中部施工 1 根直径为 15． 24mm、长度 为 5400mm 的 锚 索 进 行 探 顶、补 强，排 距 为8000mm(即每 4 排锚杆打 1 根锚索)。

2. 1.2 巷帮支护

　　锚杆形式和规格:采用高强度螺纹钢锚杆，钢号为bhrb400，规格为 ф18 ×2000mm。锚固方式:采用1 支 msz2360 的锚固剂进行锚固。钢筋托梁规格:sb －14 －2000 － 3，采用 14 号圆钢焊接而成，宽度为 50mm(净)，长度为 2000mm，在安装锚杆的位置处焊上两段纵筋，以便安装锚杆。锚杆布置:锚杆排距 1500mm，每排 3 根锚杆，间距800mm，巷帮顶部锚杆距顶板 300mm。当在巷道掘进时发现巷帮煤体比较破碎或酥软时，将锚杆排距缩小为 1200mm。巷帮挂网，网片规格为 2． 1 ×1． 6m。

2. 2 　直接顶为其它岩性、距灰岩距离小于 1． 5m在直接顶为其它岩性，且距灰岩的距离小于 1． 5m

时，且顶 板 完 整 性 较 好 时，锚 杆 支 护 排 距 变 更 为1500mm，锚索排距变更为 6000mm，其他参数与直接顶为灰岩时参数一样。

2. 3 直接顶为其它岩性、距灰岩距离大于 1． 5m在直接顶为其它岩性，且距灰岩的距离大于 1． 5m

时，且顶板完整性较好时，锚杆支护如图 2 所示。

3.　矿压观测分析

　　所测数据显示，掘进期间巷道两帮移近量最大为70mm，两帮煤体在支护系统作用下，煤体变形得到很

好的控制;测站在超前综采工作面 50m 范围内又开始发生变化，巷道顶板基本上没有发生变化，两帮移近量

增加到 300mm 以上，控制在巷道安全使用范围要求之内;3 条顺槽巷道和切眼锚杆支护有效地控制了顶板的稳定，顶板离层很小，基本上控制在 35mm 以内，保证了巷道的安全使用。图 3 为表面位移监测曲线。

4.　结论

(1)古书院矿 15#煤顺槽巷道支护方案很好地控制了巷道围岩的稳定，充分发挥了锚杆支护的主动性，起到了主动支护的效果，支护设计是科学的、合理的。

(2)原支护方式材料消耗为 472． 5 元/m，优化设计后为255． 63 元/m，每 m 巷道可直接节省216． 88 元，

节约成本 45． 9%。采用原来支护方式作业，平均每月掘进进尺约 360m，放大间排距后，平均每月可掘进巷

道 480m，掘进速度比原来提高 33． 3%。