張建禮

（山西晉盂煤業(yè)（集團）有限公司，山西 盂縣 045100）

1 工程概況

晉盂煤業(yè)躍進礦核定生產能力120萬t/a，主采煤層為3#煤和15#煤，開采標高700～130m。目前正在進行3#煤層開采，3#煤層埋深在450～500m，上距下石盒子組底K8砂巖約30m，下距太原組K6灰?guī)r8～14m，煤層厚度變化較小，平均厚6.19m，煤層結構簡單，含0～1層厚度為0.1～0.9m的夾矸，穩(wěn)定可采。工作面采用綜放采煤法，全部垮落法管理頂板。工作面直接頂為泥巖、砂質泥巖和粉砂巖，厚度1.0～1.6m，基本頂為細砂巖、粉砂巖和中粒砂巖，厚度6～8m，局部存在厚度較小的泥巖偽頂，隨采隨落，底板為砂質泥巖或泥巖[1-2]。

2 巷道圍巖變形破壞原因分析

工作面運輸從軌道大巷和總回風大巷下部穿過，沿煤層頂板掘進，斷面為矩形，寬4.2m，高3.3m，巷道的高度小于煤層厚度，巷道的頂板位于煤層之中。由于煤層硬度較小，錨桿的預緊力很難達額定值，錨桿支護效果差，巷道表面圍巖變形或者破碎后，錨桿很容易失效[3]，從而導致錨桿的支護作用沒有發(fā)揮出來。對于沿底板掘進的巷道支護時，巷道支護的參數(shù)還是按照傳統(tǒng)的方案來進行選取，忽視了地質條件變化帶來的支護效果的變化。因此，在運輸巷沿著煤層底板掘進時，巷道的變形極為嚴重，給維護帶來了巨大的難題，嚴重威脅著煤礦的安全生產。

沿底板掘進順槽給工作面的生產帶來了很大的安全問題，而且增加了生產成本。為此，經過與工程部研究，決定放棄采用沿底板掘進順槽，改用沿頂板進行順槽掘進。由于改變了掘進的方式，所以對巷道的支護方案重新設計。下面對巷道支護的參數(shù)進行分析，并選擇合適的支護材料。

3 運輸順槽沿頂板掘進時錨桿、錨索支護參數(shù)

頂板確定布置5根錨桿，錨桿間距950mm；巷道兩幫各布置4根錨桿，間距為900mm，錨桿排距確定為1000mm。具體支護參數(shù)為：

（1）頂板錨桿：使用左旋螺紋鋼高強錨桿，規(guī)格為Ф20×2400mm，并采用配套的高強度螺母及托盤，規(guī)格為120×120×10mm。安裝錨桿時，鉆孔的直徑不小于28mm，采用樹脂的型號為K2335和Z2360。為了保證支護的有效性及節(jié)省用料，在巷道的頂板采用金屬網和鋼筋梁進行加強支護，鋼筋梁的有效長度為4200mm，由于市場沒有對應的型號，需要自行加工；巷道頂板金屬網型號為4200×1100mm，使用菱形網來匹配，相鄰之間網搭接大約100mm，用鐵絲進行連結。施工時錨桿預緊力矩要確保不少于200N?m。

（2）頂板錨索：根據(jù)以往的經驗和現(xiàn)有的條件，使用的高強度錨索的規(guī)格為Ф17.8mm，長6500m，錨索由7股鋼絲擰成。在使用時錨索的有效長度為6200mm，間隔2000mm左右，每排布置2根，其間距為2000mm。每根錨索在安裝時需要3支樹脂錨固劑進行錨固，其型號為Z2350樹脂藥卷。在進行錨固時，錨固劑有效錨固長度為1450mm，因此需要在錨索錨固端1400mm處進行固定。錨索托盤匹配300mm×300mm×12mm的高強平托盤，施工時錨索預緊力應≥200kN。遇煤層厚度變化較大的地段，錨索長度可根據(jù)需要調整，錨索應深入煤層頂板3000～4000mm。

（3）兩幫錨桿：根據(jù)以往的經驗和現(xiàn)有的條件，錨桿應使用左旋螺紋鋼高強錨桿，其型號為Ф20×2000mm，錨桿的強度應不低于335MPa。采用配套的高強度螺母及托盤，這里采用的規(guī)格為150×150×10mm的托盤。錨桿角度布置成頂角向頂傾斜15o左右,底角處錨桿向底傾斜10o左右，其他錨桿均垂直兩幫布置。打鉆時孔直徑為28mm，每孔放置型號為K2335與Z2360兩支樹脂藥卷[4]。梯子梁采用Ф10～12mm的鋼筋自行制作（梯子梁鋼筋比頂板稍細），長度為3300mm，兩端封閉；巷道兩幫金屬網為3300×1100mm菱形網，相鄰網之間搭接大約100mm，用鐵絲來進行連結。煤柱側錨桿預緊力矩應大于150N·m。圖1為運輸順槽沿頂掘進巷道錨桿布置圖，圖2為運輸順槽沿頂掘進巷道錨索布置圖。錨桿安裝后需要進行二次緊固。

4 礦壓監(jiān)測

4.1 測點和測站的布置

為了檢驗運輸順槽沿煤層頂板掘進的效果，在工作面運輸順槽設置了兩個測站，兩個測站的間距為70m，選取有代表性的圍巖，用十字布點法進行測量[5]，對工作面運輸順槽巷道表面位移量進行監(jiān)測。觀測時間為45d，每2天測一次。

圖1 巷道錨桿布置示意圖

圖2 巷道錨索布置示意圖

4.2 監(jiān)測結果

圖3是工作面運輸順槽巷道表面位移量變化圖，通過45d的數(shù)據(jù)監(jiān)測紀錄，在巷道施工15d內工作面運輸順槽頂?shù)装搴蛢蓭臀灰屏吭黾铀俣缺容^快。巷道圍巖變形量在25d左右開始趨于穩(wěn)定，巷道圍巖頂板位移量穩(wěn)定在90mm，底板位移量穩(wěn)定在62mm。巷道圍巖左幫位移量穩(wěn)定在80mm，右?guī)臀灰屏糠€(wěn)定在70mm。

5 結論

針對原有的沿煤層底板掘進運輸順槽存在的支護困難的問題，改用了沿煤層頂板掘進順槽的策略，并重新設計了支護方案。著重分析了支護參數(shù)以及支護材料的選取?，F(xiàn)場圍巖位移監(jiān)測結果表明：在進行頂板掘進順槽后，圍巖變形明顯減緩，維護量明顯減少，順槽的使用壽命增加。提高了礦井煤礦開采的效率，保證了煤礦生產的安全性。因此，對于厚煤層開采時，運輸順槽應沿煤層的頂板進行掘進，可以為相似地質條件下厚煤層開采時運輸順槽的施工和支護提供參考。

圖3 巷道表面位移量變化