山西地区典型煤矿某煤层掘进巷道基本支护方案的设计实践

山西地区典型煤矿某煤层掘进巷道基

本支护方案的设计实践

□ 续庆盛 山西华禧建筑安装有限公司 山西太原 030024

煤炭是我国重要的能源资源之一，对于煤炭开采过程中的安全问题一直是近年来工程单位和研究团

体关注的焦点，其中巷道支护是在煤炭掘进过程中保证安全、高效生产的重中之重。在支护成本与效果

之间取得平衡是煤炭支护工程技术所追求的目标。本文的在前人研究的基础上，以山西地区典型煤矿9

号煤层的锚杆为实际工程案例，对其支护优化的方案细节进行了详细剖析，并结合方案设计，对支护耗

材和实施中的典型问题进行了表述，以期对类似的工程问题予以指导。

1 案例中的煤层基本特征

9号煤层：下距10号煤层2.24～16.59 m，平均4.9 m。泥岩及细粒砂岩，泥岩视密度2616kg/m3，自然抗压强度

煤层厚度0.28～3.24 m，平均1.48 m。煤层较稳定，煤18.8~33.2 MPa，平均26.1 MPa，饱和抗压强度10.8~19.2

层结构较简单。顶板多为砂质泥岩，其次碳质泥岩、泥岩、MPa，平均13.9 MPa，抗拉强度，1.47~2.84 MPa，平均2.28

粉砂岩、细粒砂岩或中粒砂岩，底板以泥岩、碳质泥岩、MPa，抗剪强度1.84~4.44 MPa，平均3.57 MPa，软化系数

砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩或中粒砂岩。为全区较稳定0.53，含水率0.84 MPa。

的大部可采煤层，目前主要开采9号煤层。

水率1.13 MPa。底板以泥岩为主、并见炭质泥岩、砂质

1.1 煤的物理性质

井田内9号煤层煤的物理性质大体相同，均为黑色、

条痕为黑褐色，以玻璃光泽为主，次为油腻光泽，断口为据笔者对近年来文献的检索，已经有很多研究表明对

贝壳状、参差状，内生裂隙较发育，外生裂隙依煤层所处于支护方案的优化设计其技术路线是非常明确的。但是，

的构造部位不同而所有差异，在断层陷落柱附近的煤层外对于在煤矿地质条件多变的情况下，巷道的支护形式和

生裂隙较发育，其它部位外生裂隙一般不发育，以条带状支护参数也应随之发生变化，在工程运用中，更重要的

结构为主，次为线理状和透镜状结构。构造有层状构造、是对优化后的方案细节的获取，以适应矿井井下生产的

块状构造。需要，保障生产安全。但是，这部分是文献中比较欠缺的，

2 巷道支护优化技术路线及方案设计

2.1 支护方案优化设计技术路线

所以，本文对优化设计的过程不再过多熬述，下面主要

对优化后的最终方案进行详解剖析。笔者以本项目9号9号煤层宏观煤岩组分以亮煤、暗煤为主，次为条带

煤层掘进巷道支护方式及支护参数为研究对象，在运用状镜煤，丝炭较少见到。宏观煤岩类型以半亮煤、光亮

常见的优化技术路线的基础上（现场调研、9号煤顶板钻煤为主，夹有半暗煤及暗淡型煤。9号煤层顶板以砂质泥

孔窥视、实验室岩石力学试验、地质力学条件分析、巷岩为主、局部为炭质泥岩、粉砂岩及细粒砂岩；砂质泥

道围岩稳定性分类和工程类比、支护参数理论计算、巷岩视密度2 719 kg/m，自然抗压强度30.8~52.4 MPa，

道锚固方式与锚固参数的设计与施工、锚固质量检查与平均39.2 MPa，饱和抗压强度15.6~35.2 MPa，平均27.6

围岩动态监测等8部分内容），得到了典型的锚杆支护优MPa，抗拉强度，1.22~1.56 MPa，平均1.39 MPa，抗剪

化方案的设计细节。强度2.4~3.08 MPa，平均2.83 MPa，软化系数0.7，含

1.2 宏观煤岩特征

3

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/矿业装备

MINING EQUIPMENT

表2 每米巷道支护材料消耗量表

810911.25Φ20×2 200根

33.75—Φ18×1 800根

1113.75锚杆托盘150×150×10个

——玻璃钢锚杆—根

0.75锚索Φ21.6×7 300根

0.75锚索托盘300×300×16个

11.75锚固剂MSCK2360卷

10.2514.6814.7516.88

3.83.85.55.5钢筋网m

2.2铅丝网m

1.561.251.88

1.561.251.88

15.3112.2515.63

2.21.21.2

911.25

22.5

—

螺纹钢锚杆

圆钢锚杆

锚固剂MSZ2360卷

Φ6钢筋网，网孔规格为

100×100

1 200×2 200，12铅丝

#

网，网孔为50×100

2

2

2.2 支护优化设计方案

结合上述路径，最终确定了9号煤层掘进巷道具体的

锚杆与锚索的锚固方式与锚固参数。其中：9号煤层掘进

巷道均沿煤层顶板布置，巷道为矩形断面，工作面顺槽掘

进断面尺寸为4 000 mm×2 700 mm，巷道基本支护方式为

锚网喷＋锚索；开切眼沿煤层顶板布置，矩形断面，开切

眼掘进断面尺寸为5 700 mm×2 200 mm，巷道基本支护方

式为锚网喷＋锚索。本案例涉及巷道的支护参数见表1所示。

柱、破碎带、顶板淋水严重、顶板冒落严重等特殊地质条

件或顶板岩层岩性发生明显改变导致巷道支护困难时，及

时汇报矿总工程师，采取相应的加强支护措施及时增设锚

杆、锚索，必要时辅助架棚支护。（5）优化后的支护方案

其主要特点主要表现在： 适当降低支护密度，不仅节约支

护成本，而且能提高巷道掘进速度。结合现场情况更换帮

部锚杆、锚杆（索）托盘等的材料及规格，尽可能提高巷

道的支护效果。（6）工作面顺槽超前支护距离确定为30 m，

矿方可根据工作面掘进时的矿压显现规律对超前支护距离

进行调整。（7）在施工和生产过程中应特别注意对锚杆和

锚索的施工要求，锚杆锚索的预紧力达到设计要求，如发

现断锚、断索情况时，要及时提高支护强度，主要是增加

锚杆、锚索密度和锚索直径。

2.3 支护方案在实际运用时的关键问题

（1）锚杆、锚索预紧力是巷道支护的关健因素，必须

及时施加达到设计要求的预紧力，并尽可能提高锚杆和锚

索的预紧力，顶板及非工作帮螺纹钢锚杆预紧力扭矩不低

于200 Nm，工作帮圆钢锚杆预紧力扭矩不低于150 Nm，

∙∙

玻璃钢锚杆预紧力扭矩40 Nm，锚索拉紧锁定后张拉力不

∙

低于300 kN。（2）锚杆和锚索施工过程中必须控制好钻孔

深度和安装角度，保证锚杆露出螺母长度10~50 mm，锚

索露出锁具长度150~250 mm。（3）在6.1.2节巷道基本支

护方案下，巷道掘进时遇到巷道围岩破碎、围岩应力变大，

基本支护方案无法满足现场需要时，矿方可根据现场实际

情况对锚杆、锚索间排距等支护参数进行适当调整，必要

的时候顶板应配合使用W钢带进行加强支护，同时调整

托盘的型号。（4）如果巷道在掘进过程中遇到断层、陷落

3 结语

综上所述，本文基于山西某典型煤矿的9号煤层提

出了锚杆支护的支护方案细节，并对在施工和运用中的

关键问题进行了分析，本文的目的是为类似矿井地质条

件的工程项目提供一些锚杆支护的设计细节参考，当然，

今后要特别注意到当地质条件的变化时，需及时调整支

护设计参数。

〔续庆盛（1991—），男，从事煤矿掘进工作〕

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