摘要：新集二矿 220101 风巷存在巷道受采动、断层及冲刷影响，局部应力集中，矿压较大，且再生顶板稳定性差，加之巷道在回采期间受采动影响大等不利条件下，根据巷道现场情况和以往经验，采取架棚喷作为巷道支护方式，做好顶板管理和矿压观测工作，巷道支护强度得到了可靠保证，对类似条件下巷道支护具有一定的参考价值。

关键词：采动；再生顶板；架棚喷；顶板管理

中煤新集能源股份有限公司新集二矿地面标高为+18.0m～+23.4m，该矿 220101 工作面地面对应位置位于塌陷带内。220101 工作面风巷内错 220102 风巷 ，东接 2201 采区单轨吊上山，西至 220101 切眼，位于二水平西翼 2201 采区，主要为 220101 工作面回采时回风使用，巷道设计标高-498.6m～-519.5m，。由于巷道受采动、断层及冲刷影响，局部应力集中，矿压较大，且上覆 1 上煤基本被回采完毕，局部夹矸、1 煤层被回采，造成现 1 煤层直接顶板为回采 1 上煤顶板冒落形成的再生顶板，顶板稳定性差，加之巷道在回采期间受采动影响大，所以需要合理设计支护参数，保证巷道足够的支护强度进而保证安全生产。

1.煤层及顶底板情况

（1）1 煤：黑色，块状、碎块状，内生裂隙较发育，局部裂隙充填黄铁矿膜。煤层结构复杂，局部含有 1层夹矸泥岩，1 上煤厚度2.6～5.8m，平均 4.2m。

（2）1 煤：黑色，块状、碎块状，内生裂隙较发育，局部裂隙充填黄铁矿膜。煤层结构简单，工作面内 1煤厚度 ，平均 。1 煤与 1 上煤层间距 ，平均 1.1m，岩性为泥岩。

（3）1 煤顶板泥岩：原始状态下 1 煤层直接顶为泥岩，厚 0.3～1.8m ，平均 1.1m，泥质结构，薄层状，节理较发育。抗压强度为 10.70～97.60MPa，平均 47.87MPa；抗拉强度为 0.54～5.02MPa，平均 2.462MPa，由于上覆 1 上煤基本被回采完毕，局部 1 煤层被回采，造成现1 煤层直接顶板为回采1 上煤顶板冒落形成的再生顶板，其中再生顶板岩性包括砂岩、泥岩、砂质泥岩及部分未能回采的 1 上煤，为不稳定顶板。

（4）1 煤层直接底粉砂岩：厚 ，平均 9.3m，灰色～灰白色，砂质结构，块状构造，以长石、石英为主，致密、坚硬，裂隙发育，局部夹细砂岩。抗压强度15.90～101.80MPa，平均 56.82MPa，抗拉强度 0.59～5.40MPa，平均 2.887MPa。

2 支护材料及参数

根据巷道地质条件和临近巷道经验，决定采用架棚喷作为永久支护，断面形状为斜墙半圆拱，断面规格宽×高=5200×3500mm ，掘进断面 ，净断面 。

2.1 临时支护

采用前探梁做临时支护，前探梁采用两根 、长 4.5m 的钢轨，在掘锚机截割出毛断面后，人员站在已支护好的顶板下，采用由外向里、先顶后帮的顺序，对待支护的区域用专用找顶工具进行敲帮问顶，找净迎头危岩浮矸；然后作业人员松动固定前探梁的φ18×64mm 圆环链条，向前窜前探梁；锁固前探梁（采用木刹将前探梁楔紧），最后上棚梁、背顶。

2.2 永久支护

（1）永久支护滞后迎头不超过20m。巷道支护材料主要包括支架（材质 29U 型钢，棚梁长度 4426mm，棚腿长度 3398mm）、卡缆（材质29U 型钢，每棚 4 副）、卡缆螺栓为 120mm 六角螺栓、卡缆螺母为M30 六角螺母、拉条（材质10#槽钢，长度1680mm，棚梁、棚腿各 2 道）、U 型卡（材质φ16mm 圆钢，规格 ，每根拉条 3 件）、菱形网（材质 12#铁丝，规格 ，每棚 5 片）、钢筋网（材质Φ12/6.0mm/142mm×65mm 钢筋，规格 ，每棚 16 片）、钢筋（材质 MG335 圆钢，规格 ，间距 300mm，每棚 31 根）。

2.3 喷浆

（1）喷浆材料主要包括水泥（M32.5 级砌筑水泥）、黄砂（中粗砂子）、瓜子片（粒径 8mm 石子）、速凝剂（8880-C 型速凝剂），水泥：黄砂：瓜子片的质量配比为1：2：2，速凝剂掺入量为水泥的 。

（2）喷浆工艺：巷道掘进期间进行全断面的喷浆堵漏工作，单轨吊一侧 U 型棚卡缆以下部位喷浆滞后迎头不超过 20m，其它部位喷浆滞后迎头不超过9m；若迎头顶板超前片漏或瓦斯异常，喷浆必须紧跟迎头；停头时间超过 48h，喷浆必须紧跟迎头；重点对卡缆、拉条、电缆、风筒、管路后侧喷浆，避免死角；喷厚以喷浆表面距 U 型棚外表面不大于50mm，且保证帮顶气密性完好为标准，否则必须复喷；喷砼必须连续洒水养护 28d，每小班洒水不少于 2 次确保混泥土强度符合设计要求；喷砼应严密封实巷道顶、帮，不出现空洞和露筋、露网现象。

2.4 注浆

（1）浅孔注浆：在巷道顶部每隔5m 布置 3 个孔进行浅孔注浆，即顶板中线 1 个孔、两帮肩窝各1 个孔、使用 500mm 长注浆锚杆；注浆锚杆采用Ф20mm 的无缝钢管制作。注浆锚杆杆体上每隔 150mm 布置 2 个Ф6mm 的注浆孔，外端 50mm 制作成 M20 的螺纹。安设锚杆时杆体外露 80-100mm，施工完毕在注浆之前要对管口进行封闭处理；浅孔注浆时，每组孔（3 个孔合计）注浆不低于5t 水泥（100 袋）；注浆采用单液水泥浆，水灰比为1：0.7～1.0（裂隙比较大时，则提高浆液的浓度），终压为0.5MPa；浅孔注浆滞后迎头不大于 50m。

（2）深孔注浆：下断层构造带及前后 10m 范围、1 煤组上分层回采无夹矸带及前后 10m、220101 风巷与 220102风巷巷帮钻场小净垛处及前后 5m、浅孔注浆后仍存在“挂汗”现象部位等区域需每 5m 施工不少于 1 个注浆孔（打透采空区），每孔注浆不低于1t 水泥。

3 安全性及可靠性分析

为了确保架棚喷支护体系在整个施工和使用周期内的安全性，设计中综合考虑了以下几个方面：

（1）安全系数：在进行支护参数设计时，引入了充分的安全系数，并结合现场监测数据对支护效果进行监测，发现因岩体不均匀性或局部矿压异常而引发支护失效及时采取加强支护措施。

（2）耐久性：支架及其附件和喷浆注浆材料均选用符合矿井使用要求的材料，并做好材料管理工作，制定严格的管理措施，保证材料不受环境影响而发生质量问题，施工前要仔细检查材料质量，不合格的支护材料严禁使用，确保支护系统长时间保持良好工作状态。

（3）动态调整：巷道掘进过程中做好矿压观测工作，掘进期间若施工超前锚杆后顶板仍然破碎易超前片漏时，则采取注加固材料超前加固顶板；若巷道矿压显现明显，U 型棚受压严重变形，则在巷中位置施工一路“一梁三柱”托棚进行加固，托棚选择直径不小于 圆木加工，具体长度根据现场情况确定。

（4）施工质量控制：在施工过程中，严格按照设计方案、支护参数和技术规范操作，确保每一项工序符合质量要求，同时建立完善的验收制度和追踪记录，保障支护体系整体性能，确保支护可靠性。

综合以上措施，架棚喷支护体系在设计和施工中力求做到数据真实、设计科学、工艺严谨，确保在再生顶板和复杂地质条件下巷道支护强度满足安全生产需要。

4 施工工艺

4.1 施工组织与准备工作

巷道掘进施工前需做好充分的组织和准备工作。掘进采用“二九一六”制作业，两班生产，早班喷浆及机电检修，掘进工作面同时工作的最多人数不得超过 18 人；

巷道掘进采用 29U 型棚喷支护，按照圆班 8 个循环组织生产，每月预计施工天数26 天，208 个循环（各种影响 4 天），循环进尺 。

4.2 施工方案

（1）巷道掘进采用EBZ260M-2 型掘锚机破岩，辅以人工刷扩成型，正规循环、一次成巷的方法施工。前期采用刮板机出货至皮带机然后进入系统；后期具备安装皮带机条件后再安装皮带机配合卸载架出货。

（3）巷道遇褶曲、冲刷带等地质构造时，截割岩体超过掘锚机截割强度时，则采用爆破破岩，掘锚机刷扩成型，皮带机联合出货的施工方法。

（4）当巷道围岩条件较差、帮顶易片漏或瓦斯涌出异常等因素时，现场无法使用掘锚机截割时，则采用人工掘进，掘锚机、皮带机联合出货的施工方法。

（5）巷道过地质构造区段，严格按中线施工，严禁超割、超挖。帮部易片时，及时施工超前锚杆护帮

（6）巷道掘进期间，顶板破碎、煤质松软或瓦斯涌出异常时，采用掘锚机由上至下小循环逐排截割，降低一次截割面积及截割速度。

4.3 施工工艺

（1）工艺流程：交接班→延输送机→掘锚机掘进、出货→敲帮问顶，找净危岩浮矸→窜前探梁→上棚梁、上棚梁拉条、背顶→施工超前锚杆→安设迎头山墙上部防片护网→掘锚机截割、出货→退出掘锚机→敲帮问顶，找净危岩浮矸→安设迎头山墙下部防片护网→栽棚腿、上棚腿拉条、腰帮（安全检查贯穿全过程）。

（2）作业人员要加强相互之间的配合，尤其是运送棚梁、棚腿、上棚梁、栽棚腿等重点环节更是要注意相互配合，确保安全。掘锚机掘进期间，进行备料。

（3）掘锚机截割方式

架棚支护截割方式：把巷道拱基线分成上下二部分，先截割巷道上半部中线左侧部分，然后截割上半部中线右侧部分，截割结束后掘锚机不动，截割头伸入货中，人员站在掘锚机上窜前探梁、上棚梁；棚梁上好后，截割巷道的下半部分，铲底出货，栽棚腿。

4.4 矿压观测

巷道施工要做好矿压观测工作，矿压观测主要包括巷道表面位移监测、卡缆螺母扭矩检测和混凝土试块检测， 加强对顶帮的观察和检查，发现问题及时处理和上报。

5 顶板管理

5.1 一般规定

（1）加强顶板管理，掘进工作面严禁空顶作业，临时支护必须紧跟迎头。各班必须现场交接班，做到交清接明。（2）必须落实执行“敲帮问顶”、“围岩观测”制度，加强对顶帮的观察和检查。班组长每小班安排专人对巷道内支护情况进行检查，发现有矿压显现明显地方必须通知班组长，班组长亲自带人处理。

（3）加强架棚支护腰背质量管理工作，严禁出现空帮、空顶现象；若出现空洞，则要使用板皮、半圆木等材料及时进行充填。

（4）使用菱形形网支护时，为提高架棚支护效果，可使用MG335 型、 的钢筋进行腰背，每组1 根，间距 300mm。

（5）菱形网搭接的位置必须使用 14#铁丝进行扎接，扎接点间距不得超过 300mm，防止帮顶破碎的矸石从搭接缝隙中掉落伤人。

（6）若巷道施工后，局部出现菱形网弯折严重的现象，要及时安排人员使用塑料网或菱形网进行连接加固。（7）若巷道矿压显现明显，U 型棚受压严重变形，则在巷中位置施工一路“一梁三柱”托棚进行加固。托棚选择直径不小于200mm 圆木加工，具体长度根据现场情况确定。

5.2 防冒顶措施

（1）超前管控措施：施工密集超前锚杆对顶板进行超前管控，超前锚杆规格 ；超前锚杆施工时要控制好角度，尽量减小与巷道之间的夹角，夹角不大于 ；超前锚杆的间距不大于 200mm，施工范围要覆盖到帮、顶的破碎区域；超前锚杆必须超前压茬不少于 1 棚，以确保下一循环掘进时，超前锚杆仍能够起到超前护顶的作用。

（2）山墙管理措施：必须对山墙自底板起1.5m 高度以上的部分使用防片帮网进行临时支护。.防片帮护网直接使用巷道支护用的锚网，并使用锚杆配合钢带将护网固定在山墙，锚杆可采用 的玻璃钢锚杆。锚网横向铺设，配合横向钢带使用；锚网外缘与巷道轮廓线之间的间隙不大于 ，施工的防片帮护网必须要紧贴山墙防片帮护网距底板浮货的距离不超过

5.3 过断层施工方法

落差小于 2m 的断层时及时调整控顶距，逐排施工，控顶距不超过 ；遇到落差大于 2m 的断层时，另编专项措施；过断层期间，顶板破碎时逐棚进行施工，并施工超前锚杆护顶，施工数量根据现场顶板破碎程度而定，但必须保证能够覆盖破碎面，以防顶板漏冒；加强敲帮问顶，及时找净顶帮的活矸危岩，做好山墙防护；过断层期间加强防治水、通风及瓦斯管理。

6 结语

在巷道受采动、断层及冲刷影响、局部应力集中、顶板稳定性差等不利条件下，采取合理的支护方式，掘进作业过程中做好顶板管理，后期加强矿压观测工作，根据巷道变形情况及时采取加强支护方式，巷道支护强度得到了可靠保证，确保了工作面的快速、安全、顺利回采，对类似条件下巷道支护具有一定的参考价值和借鉴意义。

作者简介：韩磊玉，男，安徽凤台人，毕业于安徽理工大学采矿工程，现在新集二矿从事技术管理工作。