韓海軍

（山西霍寶干河煤礦有限公司，山西 臨汾 041602）

干河煤礦1-203工作面沿空留巷原支護(hù)方案對(duì)頂板控制效果較差，超前、滯后礦壓顯現(xiàn)較為明顯，巷道返修率較高，影響工程進(jìn)展，因此需要對(duì)現(xiàn)有的支護(hù)方式進(jìn)行優(yōu)化。

1 工作面概況

1-203工作面煤層平均厚度1.9m，局部含有夾矸厚度約為0.08m。煤層直接頂為深灰色的泥質(zhì)粉砂巖，平均厚度約為0.55m；基本頂為深灰色粉砂巖，厚度約為3.27m；直接底板為深灰色的泥質(zhì)粉砂巖，平均厚度約為2.19m；基本底為層狀灰色粉砂巖，厚度為3.58m。在工作面推進(jìn)過程中共揭露2條斷層，均已作開切眼跳過斷層開采，因此，斷層不會(huì)對(duì)工作面回采造成影響。工作面采用走向長壁布置的方式，普通機(jī)械化采煤工藝，單體液壓支柱支護(hù)頂板，工作面采用4～6排支柱控頂，支柱間、排距均為0.8m，最大控頂距為4.85m，最小控頂距為3.25m。

2 原有巷道支護(hù)方案

2.1 回采巷道原支護(hù)方案

1-203工作面回采巷道在掘進(jìn)期間采用錨索與樹脂錨桿聯(lián)合支護(hù)。錨桿的間排距均為800mm，錨桿直徑為16mm，長度為2000mm；沿頂板中線布設(shè)單排錨索，錨索的間距約為8m，錨索直徑為18.5mm，長度為6500mm。在錨桿端部串聯(lián)廢舊的鋼絲繩，防止頂板大塊碎石破碎后掉落。為減少矸石采出率，沿空留巷支護(hù)將矸石碼放在采空區(qū)一側(cè)，支護(hù)長度3m，沿巷道上側(cè)邊緣碼放兩層中粒砂巖的板塊石，如圖（1）所示。1-203工作面回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷采用超前支護(hù)方式進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)材料使用11#工字鋼架設(shè)梯形棚，工字鋼間距1.2m，超前支護(hù)長度不小于20m。

2.2 原支護(hù)方案存在的問題

（1）從整體來看巷道支護(hù)整體性較差。對(duì)于巷道錨桿、錨索的支護(hù)，隨著頂板巖石的下沉，錨桿、索托盤處出現(xiàn)應(yīng)力集中而發(fā)生破斷現(xiàn)象，從而導(dǎo)致支護(hù)失效。鋼絲繩串聯(lián)在錨桿之間，由于在串聯(lián)時(shí)無法施加預(yù)緊力，鋼絲繩只能限制較大巖塊回轉(zhuǎn)下沉，且限制程度有限，同時(shí)鋼絲繩無法對(duì)較小巖塊起到像大塊巖石一樣的“網(wǎng)兜”作用，因此小巖塊破碎后直接掉落易發(fā)生頂板事故。錨桿、錨索支護(hù)主要是針對(duì)進(jìn)入塑性大變形的巷道圍巖表層，限制其不協(xié)調(diào)變形進(jìn)而實(shí)現(xiàn)支護(hù)一體化、載荷均勻化，當(dāng)錨桿、索支護(hù)失效后且沒有金屬網(wǎng)的條件下，破碎的頂板巖體將會(huì)導(dǎo)致巷道整體失穩(wěn)破壞，造成重大安全事故。

圖1 巷內(nèi)及巷旁支護(hù)示意圖

（2）巷旁支護(hù)強(qiáng)度和剛度不能更好的耦合。巷旁支護(hù)材料可變性能較強(qiáng)，在巷道支護(hù)初期不能提供有效的支護(hù)阻力，隨著頂板巖石的下沉，巷旁支護(hù)壓力加大，矸石被擠出或者達(dá)到支護(hù)強(qiáng)度極限，從而失去承載能力。由于矸石為散體材料，無膠結(jié)物固結(jié)成型，因此，在沒有圍壓的作用時(shí)很容易發(fā)生片落、擠出，這種現(xiàn)象會(huì)逐漸向支護(hù)深部發(fā)展，直至整個(gè)支護(hù)體的失穩(wěn)破壞。

3 沿空留巷支護(hù)方案優(yōu)化

3.1 巷內(nèi)補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)

工業(yè)性試驗(yàn)前期，在1-230工作面運(yùn)輸巷實(shí)驗(yàn)段對(duì)巷道進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。在工作面超前150m范圍補(bǔ)打雙排錨索，錨索與豎直方向分別呈25°、5°夾角，距離巷道兩幫600mm，如圖（2）所示。此外，采用長度為2.2m的24#槽鋼串聯(lián)兩根錨桿，為防止頂板破碎后掉落砸傷人員，將原有的鋼絲繩更換為金屬網(wǎng)。

3.2 工作面超前及滯后支護(hù)

試驗(yàn)段工作面的超前支護(hù)采用聯(lián)合支護(hù)方式。在超前工作面煤壁0～20m范圍內(nèi)采用11#工字鋼架設(shè)棚子支架，支架間距不大于0.9m，并增加雙排單體液壓支柱和金屬網(wǎng)；在滯后段后方10m的范圍內(nèi)采用工字鋼和雙排單體液壓支柱聯(lián)合支護(hù)，在滯后10～20m范圍內(nèi)采用單排點(diǎn)柱支護(hù)，如圖（3）所示。

3.3 巷旁錨固矸石袋

當(dāng)1-203工作面控頂距達(dá)到4.85m時(shí)，開始進(jìn)行運(yùn)輸巷的巷旁支護(hù)。由于采用4～6排單體支柱進(jìn)行控頂，此時(shí)工作面下方有6排單體柱，上方有4排單體柱。為提供巷旁支護(hù)施工人員作業(yè)空間，防止采空區(qū)矸石落入施工區(qū)域，保證施工安全，在采空區(qū)邊緣設(shè)置密集點(diǎn)柱，柱間距0.2m，如圖4（a）所示。在密集點(diǎn)柱設(shè)置完成后，開始進(jìn)行巷旁錨固矸石袋支護(hù)，將矸石袋碼放在指定區(qū)域，逐排回撤已留設(shè)支護(hù)體前方點(diǎn)柱，即圖4（a）中虛線區(qū)域。矸石袋擺放長度3m（沿煤層傾向方向），如圖4（b）所示。走向間隔4.8m留設(shè)0.4～0.5m的瓦斯泄放道，用于采空區(qū)瓦斯排放，如圖4（c）所示，瓦斯泄放道在工作面推進(jìn)方向上最多不能超過兩個(gè)。瓦斯泄放道封堵時(shí)，需用袋裝矸石填塞，填塞矸石袋與原有矸石袋壓茬堆疊，并用黃泥溝縫，防止采空區(qū)瓦斯通過矸石袋之間的縫隙外溢。

圖2 巷內(nèi)補(bǔ)強(qiáng)示意圖

圖3 超前及滯后支護(hù)

圖4 巷旁錨固矸石袋支護(hù)示意圖

4 礦壓觀測

為驗(yàn)證沿空留巷支護(hù)方案優(yōu)化效果，對(duì)試驗(yàn)段巷道進(jìn)行巷道圍巖表面位移量觀測，評(píng)估所采用的巷道支護(hù)形式和支護(hù)參數(shù)是否合理以及支護(hù)結(jié)構(gòu)的可靠程度。試驗(yàn)段巷道圍巖觀測共計(jì)設(shè)置三個(gè)測站，分別距離工作面30m、70m和90m。觀測曲線如圖5所示。

圖5 巷道圍巖移進(jìn)量變化曲線

根據(jù)圖5可以看出，隨著距離工作面長度的增加，巷道頂?shù)装逡平?、兩幫移近量均有所增加，但增加速率漸漸減小。對(duì)比測站之間的巷道頂?shù)装?、兩幫移近量的大小可知：測站1的頂?shù)装?、兩幫移近量大于測站2的頂?shù)装濉蓭鸵平?，大于測站3的頂?shù)装濉蓭鸵平?。說明隨著試驗(yàn)巷道長度的增加，該支護(hù)方案對(duì)巷道圍巖控制效果越來越好，說明支護(hù)方案優(yōu)化是合理的。

5 結(jié)論

通過對(duì)干河煤礦1-203工作面沿空留巷支護(hù)現(xiàn)狀分析，采用巷道頂板補(bǔ)強(qiáng)、優(yōu)化工作面超前、滯后支護(hù)方式及改變矸石袋擺放方式等具體措施，優(yōu)化原有支護(hù)方案。工程實(shí)踐表明：隨著測點(diǎn)距工作面長度的增加，巷道圍巖變形量逐漸增大后趨于平緩，巷道圍巖變形量的最大值均在合理的范圍內(nèi)，說明優(yōu)化后的支護(hù)方案對(duì)巷道圍巖控制的整體性較強(qiáng)，充分說明了支護(hù)方案優(yōu)化的合理性及有效性。