林恩軍

(山西汾西礦業(yè)集團(tuán)柳灣煤礦，山西 孝義 032300)

為了維護(hù)沿空巷道的穩(wěn)定，以1306沿空巷道為研究對(duì)象，淺析了巷道支護(hù)方式，通過現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)確定支護(hù)效果。觀測(cè)結(jié)果表明，巷道掘進(jìn)及工作面回采期間巷道支護(hù)均能維護(hù)其穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

沿空留巷；巷道支護(hù)；效果考察

1 工程概況

1306軌道順槽位于-660 m水平，屬于一采區(qū)，地面標(biāo)高+46.38 m～+50.34 m，井下標(biāo)高在-516.5 m～576.4 m。1306軌道順槽對(duì)應(yīng)的地面相對(duì)位置：位于津浦鐵路以東，大中村以西，程家莊以南，地面無建筑物。1306軌道順槽位于一采區(qū)上部，一采回風(fēng)上山以東，地面無重要建筑物，掘進(jìn)對(duì)地面無影響，南鄰1305工作面，北鄰1306工作面。1306軌道順槽東段長(zhǎng)度約1 650 m。

1306軌道順槽東段沿3煤底板掘進(jìn)。3煤以暗煤為主，夾鏡煤條帶，內(nèi)生裂隙發(fā)育，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。3煤發(fā)育2層夾矸：一層在煤層底板之上5.50 m～5.80 m處，為一層厚0.02 m～0.03 m的粉砂質(zhì)泥巖夾矸；另一層在底板之上2.90 m～3.90 m處，為厚0.30 m～0.50 m的粉砂巖或泥巖夾矸，西厚東薄。3下煤平均厚度為1.1 m，3上煤與3下煤的夾矸平均厚0.4 m，3煤厚度8.20 m～9.45 m，平均煤厚9.0 m，煤層普氏系數(shù)f=2～3，煤層沉積穩(wěn)定，厚度變化較小。3煤直接底為粉砂巖，厚度為1.00 m～2.65 m，普氏系數(shù)f=4～6；3煤直接頂為粉砂巖，厚度為0 m～11.64 m，普氏系數(shù)f=4～5；3煤老頂為中、細(xì)砂巖，厚度14.35 m～23.34 m，普氏系數(shù)f=5～7。

2 巷道支護(hù)參數(shù)

2.1 巷道斷面

由于巷道前期支護(hù)效果不理想，隨后對(duì)巷道支護(hù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，本文主要對(duì)優(yōu)化后的支護(hù)方案進(jìn)行考察。以下主要對(duì)現(xiàn)在巷道支護(hù)參數(shù)進(jìn)行介紹。

實(shí)際生產(chǎn)中，1306沿空順槽東段小煤柱寬度約為4 m。巷道斷面為梯形，上底凈寬4.8 m，下底凈寬5.0 m，巷道頂板沿3上煤與3下煤夾矸上平面掘進(jìn)，凈高度不低于3.8 m。當(dāng)3下煤及夾矸厚度小于3.8 m時(shí)，破3上煤，沿3下煤底板掘進(jìn)，巷道高度不低于3.8 m；當(dāng)3下煤及夾矸厚度為3.8 m～4.5 m時(shí)，沿夾矸上平面和3下煤底板掘進(jìn)；當(dāng)3下煤及夾矸厚度大于4.5 m時(shí)，底板留底煤控制巷道高度3.8 m[1-2]。圖1為1306工作面回采巷道位置關(guān)系示意圖。

圖1 1306工作面回采巷道位置關(guān)系示意圖

2.2 巷道支護(hù)參數(shù)

1306軌道順槽東段采用錨網(wǎng)帶與錨索聯(lián)合支護(hù)方式。具體支護(hù)參數(shù)如下：

1) 頂板支護(hù)

每排布置7根φ22 mm×2 400 mm的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿間距排為750 mm×800 mm。鋼帶兩端頭錨桿與水平成75°夾角斜向上安設(shè)，其他頂錨桿垂直頂板安設(shè)。距巷中左右750 mm各布置1根錨索，錨索排距1 600 mm。巷道頂部使用長(zhǎng)4 800 mm的梯型鋼帶，掛設(shè)50 mm×50 mm的金屬菱形網(wǎng)[3]。

2) 實(shí)體煤幫支護(hù)

每排布置5根φ20 mm×2 000 mm的全螺紋鋼錨桿，兩幫第1根與第5根錨桿與水平成15°～25°安設(shè)，第2根至第4根錨桿垂直煤壁安設(shè)，間距800 mm；在實(shí)體煤幫布置2根φ22 mm×8 500 mm的長(zhǎng)錨索，上部錨索位于項(xiàng)部錨桿下方500 mm，按照15°～25°仰角施工，錨索安裝應(yīng)保證穿過頂板夾層；中部錨索位于實(shí)體煤幫第3根錨桿下方350 mm處，垂直煤壁方向施工，排距為1 600 mm，錨索預(yù)緊力不低于80 kN，錨固力不低于200 kN。

3) 小煤柱幫支護(hù)

小煤柱幫錨桿布置方式和實(shí)體煤幫相同。相鄰的正常支護(hù)錨桿中間分別隔排插花布置錨桿、錨索，布置方式為：在沿空幫第1根與第2根，第2根與第3根錨桿中間布置1根φ20 mm×2 000 mm傘螺紋鋼錨桿，錨桿排距為1 600 mm。沿空幫頂板向下500 mm按25°～35°仰角打注1根φ22 mm×5 000 mm錨索，在幫部中間位置垂直煤壁打注1根φ22 mm×3 500 mm錨索。

4) 超前支護(hù)

1306軌道順槽回采期間礦壓顯現(xiàn)劇烈，為控制頂板下沉，采用超前液壓支架進(jìn)行超前支護(hù)。軌道順槽采用ZCZ26500/22/38型兩架一組的中置式液壓支架支護(hù)頂板，共安設(shè)5組支架，支架高度2 300 mm～4 000 mm，支護(hù)強(qiáng)度為0.59 MPa，超前支護(hù)距離不小于40 m。當(dāng)順槽支架間的人行道寬度小于0.7 m時(shí)，需提前將順槽支架外移，并在順槽支架至機(jī)尾區(qū)域支設(shè)單體點(diǎn)柱進(jìn)行支護(hù)。超前支護(hù)以外的區(qū)域巷道出現(xiàn)明顯變形、斷錨桿、撕裂鋼帶等現(xiàn)象時(shí)，在鋼帶下支設(shè)點(diǎn)柱加強(qiáng)支護(hù)[4]。

3 監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析

為驗(yàn)證上述支護(hù)方式及參數(shù)的支護(hù)效果，了解支護(hù)參數(shù)的合理性，在1306軌道順槽東段布置位移測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)內(nèi)容包括頂?shù)装逡平?、兩幫移近量、頂板下沉量、底鼓量、?shí)體煤幫移近量和沿空幫移近量[5]。

3.1 掘進(jìn)期間巷道變形

掘進(jìn)期間在1306軌道順槽中布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)(1號(hào)測(cè)點(diǎn)距巷道盡頭443.2 m、2號(hào)測(cè)點(diǎn)距巷道盡頭470.4 m、3號(hào)測(cè)點(diǎn)距巷道盡頭478.4 m)，將3個(gè)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)整理，繪制成曲線如圖2～圖4所示。

圖2 1號(hào)測(cè)點(diǎn)巷道表面位移隨距離變化曲線

圖3 2號(hào)測(cè)點(diǎn)巷道表面位移隨距離變化曲線

圖4 3號(hào)測(cè)點(diǎn)巷道表面位移隨距離變化曲線

分析圖2～圖4可以得到1306沿空巷道在掘進(jìn)期間的變化規(guī)律，具體如下：

1) 1306沿空巷道在掘進(jìn)期間隨著測(cè)點(diǎn)遠(yuǎn)離掘進(jìn)迎頭，巷道變形逐漸增大并最終趨于穩(wěn)定。

2) 巷道表面變形明顯的分為3個(gè)階段：急劇升高段、緩慢升高段、趨于穩(wěn)定段，其中，急劇升高段位于掘進(jìn)迎頭后方70 m以內(nèi)，巷道頂板的最大下沉速度達(dá)到23 mm/d，最大底鼓速度為68 mm/d，實(shí)體煤幫最大移近速度為34 mm/d，小煤柱幫最大移近速度為120 mm/d；測(cè)點(diǎn)在迎頭后方140 m外變

形趨于穩(wěn)定。

3) 巷道最終頂板下沉量基本穩(wěn)定在56 mm～118 mm，底鼓量穩(wěn)定在148 mm～185 mm，頂?shù)滓平糠€(wěn)定在210 mm～266 mm，實(shí)體煤幫移近量穩(wěn)定在67 mm～124 mm，小煤柱幫移近量穩(wěn)定在192 mm～273 mm，兩幫移近量穩(wěn)定在289 mm～340 mm。

4) 沿空巷道最終兩幫移近量大于頂?shù)装逡平浚∶褐鶐鸵平看笥趯?shí)體煤幫移近量。

3.2 回采期間巷道變形

在1306工作面前方軌道順槽中布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)：1號(hào)測(cè)點(diǎn)(距工作面98 m)、2號(hào)測(cè)點(diǎn)(距工作面102.5 m)、3號(hào)測(cè)點(diǎn)(距工作面108 m)。將3個(gè)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)到的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)整理，繪制曲線如圖5～圖7。

圖5 1號(hào)測(cè)點(diǎn)巷道表面位移隨距離變化曲線

圖6 2號(hào)測(cè)點(diǎn)巷道表面位移隨距離變化曲線

圖7 3號(hào)測(cè)點(diǎn)巷道表面位移隨距離變化曲線

分析圖5～圖7可以得到，1306沿空順槽在回采期間的變化規(guī)律，具體如下：

1) 1306沿空順槽在回采期間隨著測(cè)點(diǎn)和工作面距離的減小，圍巖變形逐漸增大。

2) 隨著工作面和測(cè)點(diǎn)之間距離的減小，圍巖變形依次經(jīng)過了基本穩(wěn)定段、緩慢升高段、急劇升高段3個(gè)階段，其中，基本穩(wěn)定段位于工作面前方70 m以外，急劇升高段位于工作面前方約30 m范圍內(nèi)。

3) 急劇升高段頂?shù)滓平俣茸畲罂蛇_(dá)到265 mm/d，兩幫移近速度最大達(dá)到225 mm/d，巷道表面位移在接近回采工作面時(shí)達(dá)到最大，其中，頂?shù)装逡平繛?02 mm～755 mm，兩幫移近量為1 030 mm～1 096 mm。

4) 回采期間巷道礦壓顯現(xiàn)劇烈，超前變形劇烈，兩幫的移近量明顯大于頂?shù)装逡平浚夭善陂g應(yīng)加強(qiáng)超前支護(hù)，使其滿足安全生產(chǎn)的需要。

4 結(jié)論

本文對(duì)1306軌道順槽東段進(jìn)行了巷道支護(hù)設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)，取得了良好的支護(hù)效果。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，沿空巷道在掘進(jìn)期間圍巖變形依次經(jīng)歷急劇升高段、緩慢升高段、趨于穩(wěn)定段3個(gè)階段，急劇升高段位于掘進(jìn)迎頭后方70 m以內(nèi)，在140 m以外變形趨于穩(wěn)定。巷道最終頂板下沉量基本穩(wěn)定在56 mm～118 mm，底鼓量穩(wěn)定在148 mm～185 mm，頂?shù)滓平糠€(wěn)定在210 mm～266 mm，實(shí)體煤幫移近量穩(wěn)定在67 mm～124 mm，小煤柱幫移近量穩(wěn)定在192 mm～273 mm，兩幫移近量穩(wěn)定在289 mm～340 mm。

回采期間，圍巖變形依次經(jīng)過了基本穩(wěn)定段、緩慢升高段、急劇升高段3個(gè)階段，其中，基本穩(wěn)定段位于工作面前方70 m以外，急劇升高段位于工作面前方約30 m范圍內(nèi)。巷道表面位移在接近回采工作面時(shí)達(dá)到最大，其中，頂?shù)装逡平繛?02 mm～755 mm，兩幫移近量為1 030 mm～1 096 mm。

無論是掘進(jìn)期間還是同采期間，沿空巷道變形量均得到了有效控制，巷道圍巖穩(wěn)定性好，能夠滿足正常生產(chǎn)的需要，為綜放開采的高產(chǎn)高效提供了保障。

[1] 夏向陽.深部高應(yīng)力軟巖巷道錨注支護(hù)數(shù)值模擬研究與應(yīng)用[D].青島：山東科技大學(xué),2003.

[2] 王琦.深部厚頂煤巷道圍巖破壞控制機(jī)理及新型支護(hù)系統(tǒng)對(duì)比研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué),2012.

[3] 李術(shù)才,王琦,李為騰.深部厚頂煤巷道讓壓型錨索箱梁支護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)比研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2012(4):32-34.

[4] 康紅普,王金華,林健.煤礦巷道錨桿支護(hù)應(yīng)用實(shí)例分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2010(4):821-824.

[5] 蘇學(xué)貴,宋選民,李浩春.特厚松軟復(fù)合頂板巷道拱—梁耦合支護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及應(yīng)用研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2014(6):89-92.