宋時(shí)輪

（潞安集團(tuán)司馬煤業(yè)有限公司,山西 長(zhǎng)治 047105）

綜采工作面無煤柱沿空巷在掘進(jìn)過程中，主要技術(shù)難題是對(duì)圍巖進(jìn)行有效控制。由于無煤柱工作面回采過程中需對(duì)沿空巷進(jìn)行切頂卸壓，破壞沿空巷頂板連續(xù)承載梁，降低頂板穩(wěn)定性，同時(shí)工作面在回采過程中對(duì)沿空巷幫部圍巖產(chǎn)生破壞作用，采用傳統(tǒng)巷道錨桿（索）支護(hù)無法滿足巷道支護(hù)需求，必須根據(jù)實(shí)際情況，采取合理有效的支護(hù)措施。本文以司馬礦1218 無煤柱工作面沿空巷為例，對(duì)巷道初步支護(hù)設(shè)計(jì)主要存在的問題進(jìn)行分析，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 概述

潞安集團(tuán)司馬煤業(yè)有限公司1218 軌道巷位于井田二采區(qū)，巷道北側(cè)依次為二采區(qū)集中回風(fēng)巷、二采區(qū)集中軌道巷、二采區(qū)集中膠帶巷及二采區(qū)集中猴車巷，南側(cè)為1218 工作面未采區(qū)，西側(cè)為1206 瓦排巷，東側(cè)為1218 運(yùn)巷。

為了提高工作面煤柱回采率，1218 工作面采用無煤柱回采工藝。其中1218 軌道巷為沿空巷，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1700m，巷道設(shè)計(jì)斷面規(guī)格為寬×高=5.5×3.5m。施工巷道沿3#煤層底板掘進(jìn)，掘進(jìn)煤層厚度為5.95m，留頂煤厚度為2.5m。二疊系3#煤層賦存穩(wěn)定，煤厚變異較小，煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。直接頂為1.7m 的砂質(zhì)泥巖，基本頂為5.44m 的細(xì)砂巖，直接底為0.45m 的泥巖，基本接底為3.75m 的細(xì)砂巖和砂質(zhì)泥巖。

2 巷道原支護(hù)設(shè)計(jì)及問題分析

2.1 巷道原支護(hù)設(shè)計(jì)

2.1.1 頂板支護(hù)

（1）原支護(hù)設(shè)計(jì)頂板采用錨桿、錨索支護(hù)。頂板采用MSGLW335/20×2000 左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿屈服強(qiáng)度為240MPa，錨桿采用加長(zhǎng)錨固形式，每根錨桿采用一支MS(CKb+Z)23/35 錨固劑以及一支MSZ23/60 錨固劑進(jìn)行錨固。

（2） 頂 板 每 排 布 置7 根 錨 桿， 排 距 為900mm，間距850mm，靠近巷幫的頂角錨桿安設(shè)角度為與垂線成10°角（朝向巷外），中部5 根錨桿與頂板垂直。錨桿外露端安裝一塊M 型鋼帶，鋼帶規(guī)格為長(zhǎng)×寬=0.45×0.15m。

（3）頂板錨索采用SKL18.9-1/1860-5300mm預(yù)應(yīng)力鋼絞線，錨索抗拉強(qiáng)度為1410MPa，延伸率為4.7%，錨索垂直頂板布置，錨索間排 距 為1600mm×1800mm， 錨 索 配 套 使 用300mm×300mm×16mm 的拱形鋼托盤。

2.1.2 巷幫支護(hù)

（1）巷幫采用錨桿及雙向拉伸式塑料網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，錨桿采用MSGLW335/20×1800 左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，巷幫共計(jì)施工三排護(hù)幫，錨桿排距為1000mm，間距為900mm，錨桿外露端安裝一塊長(zhǎng)度及寬度均為200mm 托板。

（2）雙向拉伸式塑料網(wǎng)網(wǎng)格為40×40mm，網(wǎng)片3000mm×1100mmm，采用搭接方式，使用16#鉛絲雙絲雙扣，隔孔相連，扭結(jié)不少于3 圈，搭接長(zhǎng)度為100～200mm。

2.2 問題分析

（1）由于1218 軌道為沿空巷，在以往工作面回采過程中沿空巷頂板受工作面回采壓力大，在工作面超前應(yīng)力區(qū)頂板受壓最大，支護(hù)設(shè)計(jì)中頂板錨桿、錨索屈服強(qiáng)度低，在應(yīng)力作用下錨桿折斷、變形等失效現(xiàn)象嚴(yán)重。

（2）由于1218 工作面在無煤柱回采過程中，需對(duì)沿空巷進(jìn)行松動(dòng)爆破切頂卸壓施工，切頂施工后破壞了原巷道頂板圍巖穩(wěn)定性，造成巷道頂板承載能力降低，當(dāng)工作面回采時(shí)很容易在切頂縫處形成卸壓區(qū)，導(dǎo)致頂板出現(xiàn)破碎現(xiàn)象，而原支護(hù)設(shè)計(jì)未對(duì)切頂處頂板進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

（3）1218 工作面回采后，1218 軌道巷位于采空后的區(qū)段將采用擋矸裝置、冒落巖體進(jìn)行支撐，支護(hù)強(qiáng)度低，且采空區(qū)殘余應(yīng)力向1219 工作面方向傳遞，導(dǎo)致巷道位于1219工作面?zhèn)认飵褪軌杭哟螅飵统霈F(xiàn)橫向剪切破壞，而原支護(hù)設(shè)計(jì)中巷幫僅采用單錨桿支護(hù)，無法控制巷幫片幫、變形現(xiàn)象。

3 巷道圍巖支護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化

為了提高1218 工作面回采期間沿空巷圍巖穩(wěn)定性，保證巷道支護(hù)效果，決定對(duì)巷道原支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

3.1 頂板支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1.1 錨桿支護(hù)優(yōu)化

（1）為了提高錨桿支護(hù)屈服強(qiáng)度，優(yōu)化后頂板錨桿采用長(zhǎng)度為2.5m、直徑為22mm 左旋無縱筋螺紋讓壓錨桿，錨桿屈服強(qiáng)度為520MPa，錨桿采用加長(zhǎng)錨固方式，每根錨桿配套兩支MS(CKb+Z)23/35 錨固劑以及一支MSZ23/60 錨固劑進(jìn)行錨固，錨固力不低于210kN。

（2）為了防止頂板產(chǎn)生蠕動(dòng)變形，錨桿錨固端安裝12-13TB 型單泡讓壓管，最大讓壓距離為0.4m。為了減少頂板錨桿支護(hù)數(shù)量以及降低鉆孔擾動(dòng)破壞，優(yōu)化后巷道頂板每排布置6 根錨桿，錨桿排距為1.2m，間距為1.0m。如圖1 所示。

（3）由于原頂板錨桿支護(hù)屬于點(diǎn)性支護(hù)方式，為了提高頂板支護(hù)斷面，決定頂板同一排錨桿外露端安裝一根長(zhǎng)度為4.8m、寬度為0.28m“W”型鋼帶。

圖1 1218 軌道巷優(yōu)化后支護(hù)斷面示意圖

3.1.2 錨索支護(hù)優(yōu)化

（1）為了提高切頂側(cè)巷道頂板穩(wěn)定性，對(duì)巷道頂板施工走向錨索加強(qiáng)支護(hù)。錨索采用規(guī)格為SKL21.8-1/1860-9300mm 大變形恒阻錨索，錨索抗拉強(qiáng)度為2100MPa，延伸率為8.4%。位于1218 工作面?zhèn)软敯邋^索間距×排距=1.3×1.8m，第一根錨索距切頂線間距為0.5m。錨索施工后，走向相鄰兩根錨索安裝一根長(zhǎng)度為2.0m、寬度為0.18m 槽鋼，兩排槽鋼邁步式布置。如圖2 所示。

（2）位于1219 工作面?zhèn)软敯邋^索間距×排距=1.3×2.0m，橫向兩根錨索安裝一根雙鋼筋托梁，規(guī)格為SB-Φ16-1500-220mm。巷道掘進(jìn)過程中，回采側(cè)兩根錨索與煤柱側(cè)兩根錨索交替施工。

3.2 巷幫支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）優(yōu)化后巷幫錨桿采用長(zhǎng)度為2.0m、直徑為20mm玻璃鋼錨桿，巷幫共計(jì)布置三排，并采用“五花”布置方式。錨桿間排距為1.2m，第一排距頂板間距為0.5m。如圖2 所示。

（2）為了防止1218 工作面回采過程中，受回采壓力影響造成1219 工作面?zhèn)认飵统霈F(xiàn)片幫、位移等現(xiàn)象，決定對(duì)1219 工作面?zhèn)认飵湾^桿安裝邁步式梯形梁。梯形梁主要由聚氨酯材料制成，該化學(xué)材料具有韌性大、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。梯形梁長(zhǎng)度為1.5m，寬度為0.5m，在梯形梁與錨桿之間采用玻璃鋼托板預(yù)緊。

圖2 1218 軌道巷頂板、巷幫支護(hù)平面示意圖

4 結(jié)束語

目前工作面已經(jīng)回采420m，工作面在回采過程中通過對(duì)沿空巷圍巖變形情況觀察發(fā)現(xiàn)：

（1）1218 軌道巷支護(hù)優(yōu)化后，提高了巷道圍巖穩(wěn)定性。工作面初次來壓期間，在工作面前方30m 范圍內(nèi)巷道圍巖受壓變形現(xiàn)象嚴(yán)重，頂板最大下沉量為0.24m，兩幫移近量為0.31m，但未出現(xiàn)頂板破碎及錨桿（索）失效現(xiàn)象。

（2）在工作面正?；夭善陂g超前應(yīng)力區(qū)巷道圍巖相對(duì)穩(wěn)定，位于切頂線附近頂板下沉現(xiàn)象得到有效控制，最大下沉量為0.12m，位于1219 工作面?zhèn)认飵臀闯霈F(xiàn)片幫、大變形現(xiàn)象。

（3）1218 軌道巷支護(hù)優(yōu)化后，為后期無煤柱工作面安全高效回采奠定了基礎(chǔ)，減少了后期巷道二次維護(hù)成本費(fèi)用。