張建新

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司五礦，山西　陽泉　045209）

引言

煤礦企業(yè)運(yùn)行的穩(wěn)定性關(guān)系著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，目前我國的煤礦開采環(huán)境較為復(fù)雜，事故頻發(fā)導(dǎo)致行業(yè)的發(fā)展受阻。因此，煤礦企業(yè)的管理者需要重視安全防護(hù)工作。有時(shí)，開采過程中會出現(xiàn)回采巷道與工作面交鋒的現(xiàn)象，這會導(dǎo)致支護(hù)受損，形成一些安全隱患。在煤礦回采后礦壓的變化較大，會對回采巷道造成一些損傷。所以，要加強(qiáng)相關(guān)支護(hù)的穩(wěn)定性。通過以A企業(yè)為例對該技術(shù)進(jìn)行分析研究。

1　支護(hù)技術(shù)概述及其重要性

回采巷道是重要的煤料運(yùn)輸途徑，對其進(jìn)行支護(hù)不僅可以提高煤礦運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性，還能為采礦工人提供安全的作業(yè)環(huán)境。有的煤礦巷道較長，斷面較大，土質(zhì)結(jié)構(gòu)也會出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。這給支護(hù)帶來了難度，一般要對其周圍的巖土進(jìn)行力學(xué)模型分析，確定支護(hù)的方法和施工參數(shù)[1]。當(dāng)回采巷道與采煤面出現(xiàn)了交鋒的現(xiàn)象時(shí)，會導(dǎo)致支護(hù)受損，形成安全隱患。這時(shí)，管理者不得不中斷煤礦開采，安排人手對支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)。這樣一方面煤礦運(yùn)行被迫中斷，造成經(jīng)濟(jì)受損，另一方面維修人員的作業(yè)安全得不到完全保障。因此，要加強(qiáng)支護(hù)的穩(wěn)定性，通過對煤礦的開采進(jìn)行實(shí)踐調(diào)查和分析，確定復(fù)合支護(hù)的方法。

2　A企業(yè)采煤面概況

A企業(yè)的采煤工作面概況如下所示：研究對象的采煤面（T2193下）位于A企業(yè)的采礦區(qū)11水平南翼，主要工作環(huán)境是7、8煤層的開采面；開采的深度是 633～693m，在北半部分是采空區(qū)（T2194），其結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。由圖1可以看出，T2193下的回踩巷道與T2193上采煤面出現(xiàn)了交鋒現(xiàn)象。

圖1　T2193采煤結(jié)構(gòu)示意圖

3　采煤支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1　采煤工作面的設(shè)計(jì)

根據(jù)對以往采煤工作的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行回顧總結(jié)和理論分析發(fā)現(xiàn)采煤面的順槽的排布形式對回采巷道的支護(hù)穩(wěn)定性有較大的影響[2]。因此，在進(jìn)行采煤面的設(shè)計(jì)時(shí)，要采取小煤柱沿空送巷的方法進(jìn)行順槽的排布，煤料運(yùn)輸?shù)暮穸仁?m，風(fēng)道的掘進(jìn)方向要與煤層的結(jié)構(gòu)一致，一般以其底層板的方向?yàn)榕袛鄻?biāo)準(zhǔn)；溜子道要與風(fēng)道的方向一致。另外，在拖煤頂?shù)氖┕み^程中，要進(jìn)行輔助風(fēng)道的鋪設(shè)，該風(fēng)道的鋪設(shè)方向要與煤層的頂部板一致。其中工作面的長度是1 002m。

3.2　掘進(jìn)巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

掘進(jìn)工作面的溜子道和風(fēng)道的斷面是4.6m×2.9m，此次采用錨網(wǎng)支護(hù)的方式，并采用錨索的方式提升支護(hù)的強(qiáng)度[3]。頂錨桿的規(guī)格是直徑23mm，長度2.5m，其旋轉(zhuǎn)方式是右向旋轉(zhuǎn)，其強(qiáng)度要與錨網(wǎng)近似。在錨桿孔內(nèi)要增設(shè)3卷CK2333的樹脂藥卷，同時(shí)頂崗帶的型號是W型鋼帶。幫錨桿的規(guī)格是直徑21mm，長度為2.2m，其旋轉(zhuǎn)方式是右向旋轉(zhuǎn)，其強(qiáng)度要與錨網(wǎng)近似。錨索的規(guī)格：直徑17.9mm、長度10m的鋼線通過絞制的方式聚合為10m長錨索。錨索的每一個(gè)內(nèi)孔要增設(shè)6卷CK2333樹脂藥卷。相鄰錨索的橫向間距是0.7m，排距是1.6m。

4　回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

4.1　溜子道支護(hù)設(shè)計(jì)

通過對資料的查詢，得知了回采巷道中位的巖土礦壓變化規(guī)律，要根據(jù)其變化規(guī)律進(jìn)行針對性的處理，避免事故發(fā)生。同時(shí)要對分析結(jié)果中物理結(jié)果穩(wěn)定性較差的部位進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)[4]。此次分析結(jié)果是頂板的事故發(fā)生概率較高，因此要加強(qiáng)此方面的支護(hù)強(qiáng)度。當(dāng)巷道掘進(jìn)施工后，要對周圍巖土的收斂特性進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，同時(shí)結(jié)合對頂板離層的檢測進(jìn)行分析，最后要對錨桿進(jìn)行物理力學(xué)分析，確定支護(hù)的穩(wěn)定。此次溜子道的錨桿規(guī)格是：直徑為20mm，長度是2.4m，相鄰錨桿的橫向距離是0.72m，排距是0.7m。在施工過程中，溜子道的底部出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的形變，其形變量在280～510mm之間，其頂板離層的結(jié)構(gòu)如圖2所示：頂板離層的高度最高達(dá)到了0.1342m，最小是0.0001m，平均的高度是0.01722m。針對此現(xiàn)象，采取重新固定錨網(wǎng)的方式進(jìn)行調(diào)整，并增加了錨索數(shù)量，以提高其受力能力。通過該措施，巖土的變形有所減小，其數(shù)據(jù)如表1所示。由表1可以看出：通過增設(shè)錨索和重新鋪設(shè)錨網(wǎng)，巖土的形變量有所下降，其物理結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到了顯著的提升，支護(hù)效果較好。

圖2　溜子道頂板離層曲線

表1　溜子道周圍巖土形變量

4.2　風(fēng)道支護(hù)設(shè)計(jì)

風(fēng)道的支護(hù)與溜子道具有對應(yīng)的相似性，因此可以借鑒溜子道的設(shè)計(jì)過程[5]。為了避免重新鋪設(shè)錨網(wǎng)，采用具有雙重讓壓效果的錨網(wǎng)，同時(shí)對其伸縮性提出了要求，此次采用金屬材料確保其力學(xué)性能較好，同時(shí)進(jìn)行拱形支架的雙層架設(shè)，確保支護(hù)具有較高的外界因素抵抗能力。先進(jìn)行錨網(wǎng)的鋪設(shè)，然后再架設(shè)拱形的棚子，此次采用14m2規(guī)格的棚子，棚距是700mm。另外，錨網(wǎng)支護(hù)的參數(shù)與溜子道相同。同時(shí)，為了提高巷道對兩幫的調(diào)控能力，提升頂部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在兩幫要架設(shè)W型的鋼帶。在巷道開始挖掘后，發(fā)現(xiàn)在挖掘的6 d左右時(shí)間出現(xiàn)了周圍巖土的變形，一般表現(xiàn)為蠕動的形式。為了應(yīng)對這一現(xiàn)象，采取二次支護(hù)，距離迎頭有32～38m之間。此次挖掘風(fēng)道的速度約為7m/d。

4.3　風(fēng)道頂板設(shè)計(jì)

在風(fēng)道頂板采用頂板離層的形式，其支護(hù)的效果如圖3所示。從圖中可以看到：在風(fēng)道與采煤面出現(xiàn)了交鋒現(xiàn)象后，其最高的高度是72.8mm，最小的是0.1mm，其平均高度是17.7mm，用此種方式進(jìn)行頂板支護(hù)具有較好的效果，巷道周圍的巖土基本沒有發(fā)生較大的形變。通過對礦壓變化情況進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)采用雙重讓壓結(jié)構(gòu)的雙層支護(hù)能夠提升巷道的穩(wěn)定性，對礦壓有較好的抵抗作用。

圖3　頂層高度變化曲線圖

5　支護(hù)技術(shù)分析

通過此次對巷道與采煤面交鋒時(shí)的支護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，得出了以下的一些理論：首先，采煤工作面的頂層對巷道的穩(wěn)定性影響較少，其壓力會傳輸?shù)焦ぷ髅娴膬?nèi)部，因此，兩幫的穩(wěn)定性對巷道支護(hù)的穩(wěn)定性影響較大，要加強(qiáng)對兩幫的控制。其次，雙層結(jié)構(gòu)的支護(hù)具有較好的效果，主要影響因素是支護(hù)的范圍，要根據(jù)工作面的壓力變化規(guī)律合理地設(shè)定該范圍，提升其經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)保證支護(hù)的穩(wěn)定。最后，二次支護(hù)對巷道支護(hù)的穩(wěn)定性有較大的提升作用，一方面要合理地控制支護(hù)的時(shí)機(jī)，一般在錨網(wǎng)處于66%左右的形變量時(shí)，進(jìn)行耦合支護(hù)（二次支護(hù)），而且二次支護(hù)需要有一定的讓壓效果。

[1]賈樹寶.加強(qiáng)掘進(jìn)巷道與相鄰綜采面交鋒處的頂板支護(hù)措施[J].能源與節(jié)能，2016（6）：8-9.

[2]王磊.綜放工作面沿空多巷道掘進(jìn)影響分析及圍巖控制技術(shù)[J].煤炭技術(shù)，2016，35（11）：70-72.

[3]申海軍，曹呆軍.孤島工作面掘進(jìn)破碎頂板支護(hù)技術(shù)研究與應(yīng)用[J].能源與節(jié)能，2016（1）：158-159.

[4]鄧承輔.淺談響水礦回風(fēng)斜巷掘進(jìn)工作面臨時(shí)支護(hù)方式及應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2015（10）：41-42.

[5]趙洪偉，宋志剛，孔輝.煤礦掘進(jìn)工作面綜采防塵技術(shù)運(yùn)用[J].環(huán)球市場，2016（8）：90.