楊 磊

（西山煤電西曲礦，山西 古交 030200）

西曲礦北一盤區(qū)下組煤8#煤層和9#煤層為石炭系上統(tǒng)太原組，層間距在1.3～4.9 m范圍內(nèi)，平均層間距僅為2.88 m，屬于近距離煤層開采。由于上覆8#煤層的各個工作面已開采完畢，在開采其下方9#煤層時，9#煤層頂板圍巖的整體性、穩(wěn)定性已遭到破壞，因此9#煤層工作面回采巷道的圍巖活動將會十分劇烈、變形破壞程度也會十分厲害，巷道支護也將非常困難。

1 工程概況

29106 工作面位于西曲礦北一盤區(qū)西部，北鄰西983 運輸大巷，南鄰已開采的29101 工作面，西鄰待開采的29107 工作面，東部為9 號煤未開采區(qū)域。地面位于港立村東南部，南坪村東北部，崖窯上回風井西南部，地表大部分被黃土覆蓋，蓋山厚度230～310 m。上覆8#煤層28106、28107 工作面已回采，29106 工作面煤層，厚度為2.07～3.20 m，平均2.75 m；傾角為2°～11°，平均5°。直接頂巖性平均厚度2.68 m的細粒砂巖，基本頂巖性為平均厚度7.82 m的石灰?guī)r； 直接底巖性為平均厚度0.95 m的砂質(zhì)泥巖，老底巖性為平均厚度2.21 m的中粒砂巖。

29106 工作面軌道巷承擔進料、進風的任務，皮帶巷承擔出煤、回風的任務。工作面兩條回采巷道均為矩形斷面，巷道寬、高分別為4.0 m、2.4 m。

2 回采巷道頂板巖層穩(wěn)定情況

以29106 工作面軌道巷作為研究對象，巷道長度為980 m。

2.1 固定梁結構安全跨度

根據(jù)現(xiàn)有理論成果，將巷道頂板巖層兩端看作是固定梁結構進行分析，其安全跨度可由公式（1）進行計算。

式中：[σ]為回采巷道頂板巖層自身的許用應力，可由σ=σt/n進行計算，σt為回采巷道頂板巖層自身的極限抗拉強度；n為許用安全系數(shù)；h為回采巷道頂板直接頂厚度；q為作用于回采巷道頂板單位長度上的覆巖載荷。

將29106 工作面軌道巷相關參數(shù)代入式（1）可以得出，其安全跨度值為2.31 m，但其設計寬度為4.0 m，由此得出原始巷道頂板將會在開掘后逐漸發(fā)生垮落。

2.2 固定梁結構受力分析

根據(jù)固定梁結構相關力學理論，其中部位置所受彎矩最大，此彎矩值可由式（2）進行計算。

式中：Lm為回采巷道寬度。將29106工作面軌道巷相關參數(shù)代入式（2）可以得出，其頂板中部位置所受最大拉應力為34 MPa，而其直接頂細粒砂巖抗拉強度僅為26 MPa，由此得出原始巷道將會在開掘后從其頂板中部位置處逐漸出現(xiàn)斷裂。

從上述分析可以得出，29106 工作面軌道巷原巖承載能力較弱，加之上覆近距離的28106、28107工作面采空區(qū)，受采動影響29106 工作面軌道巷頂板巖層勢必更加破碎，因此設計采用具有較強主動承載能力的錨網(wǎng)索聯(lián)合支護方式。

3 回采巷道支護方案

29106 工作面軌道巷錨網(wǎng)索聯(lián)合支護的支護參數(shù)見表1。

表1 29106 工作面軌道巷支護參數(shù)

29016 工作面軌道巷錨網(wǎng)索聯(lián)合支護三視圖見圖1。

圖1 29106 工作面軌道巷支護

4 支護效果分析

4.1 支護監(jiān)測布置

在29106 工作面軌道巷掘進至50 m、200 m處分別布置1 個礦壓監(jiān)測站，各監(jiān)測站分別安裝頂板離層監(jiān)測裝置、兩幫位移監(jiān)測裝置、錨桿應力監(jiān)測裝置和錨索應力監(jiān)測裝置。圖2 為29106 工作面軌道巷現(xiàn)場支護情況。

圖2 29106 工作面軌道巷現(xiàn)場支護情況

4.2 支護監(jiān)測分析

根據(jù)所記錄的監(jiān)測數(shù)據(jù)分別繪制圖3 和圖4的錨桿、錨索拉應力變化曲線和巷道頂板、兩幫圍巖變形量變化曲線。

圖3 巷道錨桿、錨索支護拉應力變化情況

圖4 巷道頂板、兩幫圍巖變形量變化情況

對圖3 和圖4 分析可知，29106 工作面軌道巷開掘后原巖應力狀態(tài)受到破壞，布置于巷道頂板的錨索和錨桿以及布置于巷道兩幫的錨桿，所受拉應力隨著時間推移均呈現(xiàn)出逐漸增大的現(xiàn)象，并且在開掘后第7 天到第10 天左右，所受拉應力保持在穩(wěn)定范圍內(nèi)基本不再增大，錨索拉應力保持在120 kN左右，頂錨桿拉應力保持在52 kN左右，幫錨桿拉應力保持在49 kN左右。巷道頂板、兩幫圍巖變形量在巷道開掘后隨著時間推移均出現(xiàn)大幅度增大的趨勢，并且在開掘后第10 天左右可以保持在穩(wěn)定范圍內(nèi)基本不再增大，頂板下沉量保持在88 mm左右，兩幫移近量保持在43 mm左右。

根據(jù)礦壓監(jiān)測結果分析可知，本次近距離煤層回采巷道采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護形式，具有較強的主動承載能力，巷道圍巖能夠保持相對穩(wěn)定，保證了回采巷道現(xiàn)場作業(yè)空間，有利于工作面安全高效生產(chǎn)。

5 結語

對29106 工作面軌道巷頂板圍巖穩(wěn)定性進行分析研究的基礎之上，確定了該回采巷道采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護形式，并細化具體支護參數(shù)?；夭上锏篱_掘后通過布置兩個礦壓監(jiān)測站對支護效果進行日常跟蹤，對礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析后得出，采用該支護方案能夠使巷道圍巖保持相對穩(wěn)定，滿足工作面安全回采要求；并對西曲礦8#煤層下方近距離開采的9#煤層的其他工作面回采巷道的支護設計具有指導作用。