摘要：1391（3）工作面为潘一矿厚煤层煤柱工作面，为了满足安装ZZ13000-28/65D型液压支架要求，针对切眼地质条件以及支护形式复杂的问题，论述了切眼支护方案的设计原则，提出在原有巷道支护基础上采用联合支护技术进行改造。工程实践表明，该套改造切眼联合支护技术有效地降低了施工难度，减少了工程量，减轻了劳动强度，节约了支护成本，取得了良好的支护效果。对施工类似工程具有一定的参考价值。
关键词：厚煤层煤柱工作面 改造切眼 联合支护
1 前言
潘一矿东二13槽下山两翼采煤工作面已经回采完毕，为了提高煤炭资源回采率，矿决定回采下山采区煤柱——1391（3）工作面。原东二13槽西煤下山经巷修改棚后作为工作面下顺槽，东二13槽西煤下山与东煤下山之间1#联巷做为切眼的西段，切眼东段及上风巷重新掘进。工作面形成后，需要对1#联巷进行刷扩改造成切眼，以满足安装支架要求。
2 巷道地质条件
如图1所示，需要扩刷的1#联巷位于东二13槽东、西煤下山之间，东、西煤下山东西两翼为13-1煤层采空区，1#联巷上帮间隔4米煤柱有2#联巷。2#联巷标高-615.9m，煤层厚度平均5.6m，煤层平均角度为4°。根据实际揭露地质资料分析，掘进区域范围内顶板岩层为：0.3m泥岩，灰色，泥质结构；3.7m砂岩，灰白色，中细粒结构；4.5m砂质泥岩，灰色，砂泥质结构。
1#联巷原采用锚梁网支护，顶部支护完好，两年前因巷道两帮变形严重，套架了U型棚，总长度60m，宽度4.5m，高度2.8m。1#联巷与东西煤下山交叉处均为棚式支护。2#联巷支护形式为锚梁网支护，鼓底及顶板下沉严重，巷道高度约为0.8m。
3 支护方案的设计原则
该巷道支护方案的设计原则是：根据现场地质条件、巷道原有支护形式采用安全可靠且简单易行的支护方案将1#联巷改造成切眼，减小施工难度，减少工程量，减轻工人劳动强度，节约成本，并且能够达到良好支护效果，满足安装ZZ13000-28/65D型液压支架目的。因此本支护方案的设计过程必须考虑以下几点：
⑴ 整体拆除1#联巷内U型棚后，下帮煤体松散支护困难。考虑1#联巷向上刷扩，下帮可保持不动，因此只拆除上帮半边U型棚。另外，合理选择外锚，使之与下帮半边U型棚之间形成网格式锚梁网支护，使顶帮通过锚杆与锚索之间的组合支护，锚梁与U型钢之间的相互叠压形成一个整体结构是关键。
⑵ 1#联巷内下帮半边U型棚保留后，造成巷道中下侧有效高度降低，这就需要合理布置切眼内挑棚、木垛位置（如图2），以保证支架通道的有效高度。
⑶ 1# 联巷向上刷扩后，两联巷之间煤柱将被刷透，造成切眼超设计断面、超大跨度，必须在1#联巷内接上木垛对顶板补强支护（如图2）。切眼上帮联巷底板鼓起松散煤体，难以施工锚杆。因此巷道上帮不能完全采用锚杆支护，必须采用挑棚进行补强支护。
⑷ 需刷扩巷道位于1、2#联巷之间的煤柱仅4米宽，东西两侧为采空区，煤层顶板经过反复采掘动压影响，顶板并将产生裂隙。因此必须先选择具有高强度和刚度的锚梁配合锚杆（索）支护顶板后，在锚梁两端施工挑棚，形成主动支护与被动支护相结合共同承载的有机整体，方能达到良好的支护效果。
⑸ 东、西煤下山与切眼交叉处，要保证支架通道与链板机通道畅通。在无法施工锚索的情况下，采用何种支护方案，既能保证支护安全可靠，又能保证便于施工也是需要考虑的难点。
4 改造切眼联合支护设计方案
4.1 巷道断面设计
1391（3）工作面准备安装ZZ13000-28/65D型液压支架，该支架外形尺寸为：长×宽×高=8316×1650×2840mm。为了满足支架运输及安装，需要巷道刷扩后断面规格：宽度不小于9200mm，支架通道内高度不小于3800mm。
4.2 改造切眼联合支护设计
⑴ 首先在2#联巷内采用木垛对顶板进行补强支护，木垛间距10m，木垛采用1800×180×160mm优质木料搭设（如图2、图3）。
⑵ 1#联巷内采用Φ22×6200mm锚索配合U型棚钢卡/11#工字钢对下帮半边U型棚梁进行加固，采用Φ20×2500mm锚杆配合U型棚钢卡/14#槽钢对下侧半边U型棚腿进行加固，然后拆除1#联巷上帮的半边U型棚梁、腿（如图3）。
⑶ 刷宽断面顶部支护采用5根Φ22×6200mm锚索、2根Φ20×2500mm高强锚杆配合14#槽钢/11#工字钢梁[每根槽钢上施工锚索少于3根（均匀布置）时，必须使用 11#工字钢]，10#铁丝菱形金属网联合支护，锚杆（索）间排距800×800mm（如图3）。
⑷ 刷扩后，在切眼上帮锚梁头下施工一排挑棚，挑棚采用4.5m工字钢，每根挑梁下方施工5根DZ-45单体，间距800mm，采用塘柴棍腰帮。卧底够深度后，在距底板1m处采用Φ20×2500mm高强锚杆配合14#槽钢将单体加固在帮部（如图3）。
⑸ 切眼中间布置三道挑棚（具体位置如图3）。挑棚采用“一梁四柱”，即用长4.5m的11#工字钢作为挑梁，并在每根挑梁下方施工2根DZ-45单体和2根Φ180×4000mm木点柱（木点柱位于中间位置），单体（木点柱）间距为1.3m，单体初撑力不小于100kN。在切眼中间按间距8m布置木垛，木垛规格同上（如图2、图3）。
⑹ 东二13槽东煤下山与切眼交叉处，首先在U型棚空档内套11#工字钢，采用单体进行临时支护，然后沿倾向在工字钢两端及中间套架双工字钢棚，双工字钢梁一头搭在挑棚及木垛上，另一头栽工字棚腿（如图4）。
⑺ 东二13槽西煤下山与切眼交叉处，首先采用单体加固U型棚西侧半边棚梁，然后拆除东侧棚腿，梁子更换为3.5m长29U型钢直梁，将U型钢直梁用Φ22×6200mm锚索配合钢卡锁在顶板上（如图5）。
5 矿压观测结果及支护效果分析
表1 巷道顶板离层及表面位移观测结果
为了监测支护的效果，如图2所示，在巷道内设置3个测站安装顶板离层仪进行离层观测。巷道表面位移观测包括两帮相对移近量和顶底板移近量。观测结果为支架将要安装前观测值与安装初始值之差，时间间隔30天。
由表1观测结果表明，巷道顶板离层观测值远远小于离层极限值，巷道支护安全可靠。观测期间累计巷道表面位移不大，完全能够满足使用要求。表面位移顶底板的移近量大于两帮位移量，这是由于巷道的水平应力为最大主应力，加上顶板岩石强度大于两帮煤体强度，顶板支护强度较大，顶板的离层量较小，顶底板的移近量主要是因为巷道底鼓造成。
6 结论
⑴ 由于1#联巷地质条件、原支护形式十分复杂，将1#联巷改造成大断面、大跨度切眼后，采用单一锚梁网支护或单一架棚支护均很难满足巷道支护要求。
⑵ 1#联巷在原U型棚支护基础上进行改造，与拆除U型棚再架工字钢棚相比，有效地降低了施工难度，减少了工程量，减轻了劳动强度，节约了支护成本，取得了良好的支护效果。
⑶ 工程实践表明，切眼采用主动支护与被动支护相结合的联合支护方案是有效且可靠的，改造后的切眼断面规格能满足安全安装支架需求，该方案有效地解决了改造切眼支护问题。
参考文献：
[1]关文瑞.中厚煤层采场区段煤柱合理留设尺寸的研究[J].山西能源学院学报，2018，31（4）：20-21，25.
[2]温振华.特厚煤层大断面巷道窄煤柱护巷围岩控制技术[J].江西煤炭科技，2018，（4）：57-60.
论文作者:杨同礼
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/7/24
标签：巷道论文; 顶板论文; 如图论文; 工作面论文; 煤层论文; 支架论文; 工字钢论文; 《基层建设》2019年第9期论文;