張 澤

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)長治公司生產(chǎn)技術(shù)部山西長治047100）

1 概況

三元煤業(yè)煤四采區(qū)回風(fēng)巷東為實體煤，南為四采區(qū)10#橫貫，西為實體煤，北為礦井邊界，煤層平均厚度為7 m，煤層硬度（f 為0.63），煤層偽頂為砂質(zhì)泥巖，厚度0.1 m；直接頂為細(xì)粒砂巖，厚度8.0 m；老頂為中粒砂巖，厚度3.0 m；直接底為砂質(zhì)泥巖，厚度1.0 m；老底為細(xì)粒砂巖，厚度2.8 m。，煤層層理發(fā)育，局部存在節(jié)理發(fā)育，該區(qū)域煤質(zhì)酥軟，頂板破碎，巷幫局部縱向節(jié)理發(fā)育，容易造成局部片幫。巷道存在問題：

（1）四采區(qū)回風(fēng)巷原來采用的支護(hù)方案支護(hù)密度相對較大，且支護(hù)參數(shù)設(shè)計不能充分發(fā)揮支護(hù)材料的性能，一定程度上造成了支護(hù)材料的浪費。

（2）幫部支護(hù)不及時。

2 回風(fēng)巷錨桿初始支護(hù)設(shè)計

2.1 巷道支護(hù)斷面設(shè)計

根據(jù)礦井資料，考慮到在掘進(jìn)過程和回采中設(shè)備尺寸，通風(fēng)要求和巷道圍巖變形預(yù)留量，設(shè)計四采區(qū)回風(fēng)巷斷面尺寸如下：掘進(jìn)寬5.3 m，高3.15 m，掘進(jìn)斷面積為16.7 m2。

2.2 錨桿支護(hù)初始設(shè)計

通過地質(zhì)力學(xué)測試和數(shù)值模擬計算分析，確定了四采區(qū)回風(fēng)巷頂板錨桿間距1.15 m，每排布置5 根錨桿；幫錨桿間距0.85 m，每排布置4 根。錨桿排距為1 m。錨索三花布置，錨索間距為2.3 m，排距為1 m，樹脂錨固高強(qiáng)錨桿錨索組合支護(hù)系統(tǒng)和支護(hù)參數(shù)（見圖1）及支護(hù)材料（見表1），支護(hù)完成后及時對巷道頂部和兩幫進(jìn)行噴漿處理，噴漿厚度150 mm，噴射混凝土強(qiáng)度等級不低于C25。

表1 四采區(qū)回風(fēng)巷支護(hù)材料清單

圖1 四采區(qū)回風(fēng)巷支護(hù)參數(shù)圖

3 回風(fēng)巷掘進(jìn)階段礦壓監(jiān)測報告

3.1 錨桿受力監(jiān)測

為保證巷道安全，安裝綜合礦壓1#測站。1#測站包括巷道錨桿應(yīng)力計，錨索應(yīng)力計和巷道斷面收斂監(jiān)測。測點布置如圖2.

圖2 回風(fēng)巷1#礦壓綜合監(jiān)測測站布置

1#測站分別安裝了頂板錨桿測力計和幫部錨桿測力計用于錨桿受力狀態(tài)的監(jiān)測，以考察錨桿工作阻力隨著距離改變的變化情況，巷道頂板煤柱側(cè)至煤壁側(cè)共布置5 個錨桿應(yīng)力計測點依次為頂1、頂2、頂3、頂4、頂5，煤壁側(cè)布置3 個錨桿測點從上往下分別為右1、右2、右3，煤柱側(cè)由上往下分別為左1、左2、左3。1#測站兩幫錨桿應(yīng)力監(jiān)測曲線如圖3所示，1#測站頂板錨桿應(yīng)力監(jiān)測曲線如圖4所示。

圖3 1#測站巷道兩幫錨桿應(yīng)力監(jiān)測曲線

圖4 1#測站巷道兩幫錨桿應(yīng)力監(jiān)測曲線

深入分析可以看出在掘進(jìn)初期錨桿受力變化波動較大，隨著巷道的掘進(jìn)遠(yuǎn)離測站，圍巖受力逐漸再次達(dá)到平衡，錨桿受力也逐漸趨于穩(wěn)定。整體來分析巷道在掘進(jìn)過程中，在監(jiān)測期17 d 內(nèi)，錨桿整體的受力增幅相對較小，錨桿受力沒有超過其自身極限，巷道變形量較小，說明支護(hù)效果較好，支護(hù)設(shè)計合理

3.2 錨索受力監(jiān)測

1#測站錨索應(yīng)力監(jiān)測曲線如圖5所示。巷道頂板煤柱側(cè)至煤壁側(cè)共布置2 個錨索應(yīng)力計測點依次為頂索左、頂索右，錨索受力狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)測，可以表征錨索受力隨著距離改變的變化情況。

圖5 1#測站巷道兩幫錨桿應(yīng)力監(jiān)測曲線

深入分析可以看出在掘進(jìn)初期錨索受力變化波動較大，隨著巷道的掘進(jìn)遠(yuǎn)離測站，圍巖受力逐漸再次達(dá)到平衡，錨索受力也逐漸趨于穩(wěn)定。整體來分析巷道在掘進(jìn)過程中，在監(jiān)測期17 d 內(nèi)，錨索整體的受力增幅相對較小，錨索受力沒有超過其自身極限，巷道變形量較小，說明支護(hù)效果較好，支護(hù)設(shè)計合理。

3.3 斷面收斂監(jiān)測

1#測站斷面收斂監(jiān)測曲線如圖6所示。斷面收斂情況的動態(tài)監(jiān)測，可以表征巷道圍巖整體受力顯現(xiàn)隨著距離改變的變化情況，也可以間接體現(xiàn)出巷道支護(hù)體系的效果。

圖6 1#測站巷道斷面收斂監(jiān)測曲線

深入監(jiān)測數(shù)據(jù)分析可以看出在掘進(jìn)初期巷道斷面收斂變化波動較大，隨著巷道的掘進(jìn)遠(yuǎn)離測站，圍巖受力逐漸再次達(dá)到平衡，巷道變形速率降低。整體來分析巷道在掘進(jìn)過程中，在監(jiān)測期17 d 內(nèi)，從現(xiàn)場可以看出，巷道變形量很小，巷道頂板完整且平整，兩幫整齊，由此看出新支護(hù)設(shè)計合理，主動支護(hù)效果好，巷道安全性高。

4 總結(jié)

（1）根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)三元四采區(qū)回風(fēng)巷原來采用的支護(hù)方案支護(hù)密度相對較大，且支護(hù)參數(shù)設(shè)計不能充分發(fā)揮支護(hù)材料的性能，一定程度上造成了支護(hù)材料的浪費。

（2）建議在生產(chǎn)過程中系統(tǒng)地開展礦井地質(zhì)力學(xué)測試工作，加強(qiáng)地質(zhì)資料采集與整理，在大量實測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、地質(zhì)學(xué)和數(shù)值模擬等方面的綜合分析，為礦井的安全及高效生產(chǎn)提供更為詳細(xì)和準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（3）該支護(hù)技術(shù)取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，為三元煤業(yè)后續(xù)15#煤層的開采提供了依據(jù)和參考。