梁俊春

（山西汾西礦業(yè)集團中興煤業(yè)， 山西 交城 030500）

引言

巷道掘進作為煤礦采掘生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，其掘進后的巷道支護問題對于保障巷道的正常使用和后期的安全高效生產(chǎn)具有極為重要的作用。但是由于巷道地質(zhì)條件較為復(fù)雜，圍巖狀況較差，且經(jīng)歷巷道掘進、回采期間的多次應(yīng)力擾動，其巷道圍巖控制面臨較大挑戰(zhàn)，對我們的支護技術(shù)要求較高。尤其是對于僅供回采使用的區(qū)段平巷來說，其所承受的礦山壓力最為前沿[1-3]，雖然服務(wù)時間較開拓巷道和準(zhǔn)備巷道短，但由于直接承受工作面采動應(yīng)力影響，其圍巖支護工況最為復(fù)雜，對支護設(shè)計的要求更高，特別是當(dāng)巷道沿煤層底板掘進，巷道頂板為煤層時，其留煤頂?shù)闹ёo技術(shù)就更為關(guān)鍵，加之巷道支護成本控制的問題，這就要求我們在面臨煤層復(fù)合頂板區(qū)段平巷的支護設(shè)計時，應(yīng)充分考慮針對性的支護理論、支護方案和參數(shù)設(shè)計，來將巷道圍巖變形控制在合理范圍，保障巷道的安全有效支護。

1 工程概況分析

某礦主采11號、10號煤層，兩層煤為近距離煤層，1101工作面運輸平巷沿11號煤層底板掘進，其頂板為10號煤層、夾矸、9號煤層，9號煤層上部位堅硬的石灰?guī)r層，故1101運輸平巷為典型的厚煤頂復(fù)合頂板巷道，該巷道頂?shù)装鍘r性賦存情況如表1所示。因此，1101運輸巷掘進高度3m，其上覆頂板分別為10號煤層、夾矸層、9號煤層以及石灰?guī)r層，其巖性差別較大，直接頂為煤、矸混合的軟弱巖層，裂隙較發(fā)育，自溫性能差；而基本頂為較厚的完整石灰?guī)r，巖性差別大，對支護造成較大困難。本文針對其厚煤頂復(fù)合頂板的巷道支護方案進行設(shè)計，并通過后期的施工及觀測對支護效果進行驗證，以期實現(xiàn)巷道快速安全掘進、圍巖高效可靠支護以及支護方案技術(shù)經(jīng)濟效果好的綜合目的。

表1 工作面頂?shù)装鍘r性賦存特征表

2 復(fù)合頂板破壞特征及影響因素分析

復(fù)合頂板一層或多層煤層與巖層混合構(gòu)成的頂板，其主要特點是煤巖層之間巖性差別較大，軟弱巖層內(nèi)部節(jié)理裂隙發(fā)育，內(nèi)聚力較差，容易從上部巖層中脫落，導(dǎo)致發(fā)生離層失穩(wěn)，對巷道支護不利，且復(fù)合頂板多見于巷道沿沒巖層底板掘進，在我國西部厚及特厚煤層采掘過程中極為常見，因此有必要對復(fù)合頂板的破壞機理進行研究。

對于巷道掘進后頂板圍巖發(fā)生的破壞，其主要破壞形式包括局部煤巖塊脫落、拉裂破壞、剪切破壞、爆破落矸、風(fēng)化落矸等。對于復(fù)合頂板的巷道圍巖破壞特征，則主要包括以下幾個方面[4-5]：

2.1 巷道頂板控制難度最大

復(fù)合頂板圍巖控制的重點難點均在于對頂板的支護，復(fù)合頂板不同巖性的頂板間極易出現(xiàn)滑動和離層現(xiàn)象，滑動主要是由于巖層間的剪切、錯動，各煤巖層沿著破壞的節(jié)理面在近水平的方向滑動，同時，由于拉裂破壞，節(jié)理面不斷張開，煤巖層間的聚合效應(yīng)失效，失去相互之間的黏結(jié)和支撐，表現(xiàn)為巷道頂板的離層。且根據(jù)研究，復(fù)合頂板巷道的頂板離層值與巷道寬度值得四次方成線性比例關(guān)系，且越靠近巷道中部，巷道離層量越大，圍巖破壞程度越大，巷道支護難度越大。

2.2 突發(fā)性頂板事故概率大

巷道若為復(fù)合頂板，其復(fù)雜性、特殊性導(dǎo)致頂板發(fā)生突發(fā)性事故的概率增大，容易發(fā)生巷道局部漏冒、支護困難的問題，或巷道后期使用維護過程中出現(xiàn)頂板垮落、變形嚴(yán)重等。例如，在特殊地質(zhì)區(qū)域，斷層、煤巖破碎帶、頂板淋涌水區(qū)、頂煤厚度變化帶等，容易出現(xiàn)頂板冒頂事故，或者后期維護時出現(xiàn)頂?shù)装逡平客蝗辉龃?，斷面收縮嚴(yán)重等失修情況，對巷道支護極為不利。

2.3 巷道底鼓出現(xiàn)新變化

巷道的支護重點往往集中在頂板及兩幫，對巷道底板的控制重視性不夠，而對于復(fù)合頂板巷道，可能會因為對復(fù)合頂板的針對性考慮不全，導(dǎo)致支護方案針對性較差，對頂板的支護效果差，尤其是對于大斷面區(qū)段巷道，圍巖應(yīng)力往往會轉(zhuǎn)移至底板，造成巷道底鼓量增大，影響巷道的正常使用，同時又會引發(fā)頂板及兩幫支護的失效惡化，因此，引起足夠的重視。

3 巷道支護方案設(shè)計及應(yīng)用

結(jié)合以上分析，針對本礦巷道支護經(jīng)驗及礦壓顯現(xiàn)具體情況，確定該巷道支護采用錨網(wǎng)支護方式。

頂板支護參數(shù)：選用Φ20 mm×2400 mm預(yù)緊力錨桿，間排距為800 mm×1000 mm，沿走向每排打設(shè)6根錨桿；每根錨桿使用兩支CK23/50型樹脂錨固劑進行端頭錨固，錨固力不小于64 kN；金屬網(wǎng)使用8號鐵絲編制的菱形網(wǎng)，網(wǎng)孔50 mm×50 mm；錨桿托盤使用長寬厚200 mm×200 mm×50 mm的木托盤，錨桿外露長度10～20 mm。

工作面?zhèn)葞筒恐ёo參數(shù)：選用Φ20 mm×1800 mm玻璃鋼錨桿，間排距為500 mm×1000 mm，沿走向每排打設(shè)4根錨桿；每根錨桿使用兩支CK23/50型樹脂錨固劑進行端頭錨固，錨固力不小于64 kN；使用礦用塑編網(wǎng)掛網(wǎng)支護，其他參數(shù)同頂部支護。

另一側(cè)幫部支護參數(shù)：選用Φ20 mm×2400 mm預(yù)緊力錨桿，間排距為500 mm×1000 mm，沿走向每排打設(shè)4根錨桿；每根錨桿使用兩支CK23/50型樹脂錨固劑進行端頭錨固，錨固力不小于64 kN；金屬網(wǎng)等參數(shù)同頂部支護。

現(xiàn)場采用以上方案及參數(shù)對巷道進行支護，巷道服務(wù)期間使用“十字測站法”對巷道圍巖變形量進行觀測，巷道掘進后40 d巷道變形趨于穩(wěn)定，所測得的頂?shù)装遄畲笠平?2 mm，兩幫最大移近量125 mm，變形量處于有效控制范圍內(nèi)。

4 結(jié)語

在1101運輸巷回采服務(wù)期內(nèi)，在進入巷道回采工作面超前支承壓力疊加影響范圍前，巷道圍巖變形累計量值不大，在進入巷道超前支承壓力影響范圍后，配合工作面30 m范圍內(nèi)的超前支護措施，能夠保證巷道圍巖的有效控制及端面尺寸的正常使用?，F(xiàn)場觀測結(jié)果表明：1101運輸巷采用設(shè)計的支護方案，配合有效的維護措施及超前支護方案，能夠保障巷道圍巖的穩(wěn)定性，實現(xiàn)了預(yù)期的技術(shù)經(jīng)濟效益。

[1]趙濤.煤巷復(fù)合頂板錨桿支護技術(shù)研究[D].西安：西安科技大學(xué)，2014.

[2]高峰，李純寶，張樹祥.復(fù)合頂板巷道變形破壞特征與錨桿支護技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2011，39（8）：3-25；34.

[3]楊峰，王連國，賀安民，等.復(fù)合頂板的破壞機理與錨桿支護技術(shù)[J].采礦與安全工程學(xué)報，2008（3）：286-289.

[4]蒲源源.金辛達煤礦含煤復(fù)合頂板巷道圍巖穩(wěn)定性控制技術(shù)研究[D].北京：中國礦業(yè)大學(xué)（北京），2016.

[5]常聚才.深井復(fù)合頂板回采巷道支護技術(shù)研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2016，44（6）：60-63；77.