王培政

（山西焦煤汾西礦業(yè)南關(guān)煤業(yè)，山西 靈石 031304）

引言

隨著采深增加，回采巷道支護(hù)受到圍巖應(yīng)力影響較為明顯。特別是開(kāi)采松軟煤層的孤島工作面回采時(shí)，由于采面三面均為采空區(qū)，圍巖應(yīng)力相對(duì)集中，巷道容易出現(xiàn)較大變形，從而給煤炭的運(yùn)輸、采面正常通風(fēng)等帶來(lái)影響[1-2]?，F(xiàn)階段常用的回采巷道超前支護(hù)方法有單體+工字鋼組成的抬棚支護(hù)、錨網(wǎng)索注漿加固、U型鋼組合梁等方式，但是由于孤島工作面圍巖應(yīng)力集中以及圍巖松軟等，導(dǎo)致回采巷道超前支護(hù)段圍巖控制困難。因此，如何降低采動(dòng)動(dòng)壓影響，并針對(duì)性進(jìn)行回采巷道超前支護(hù)成為孤島工作面煤炭回采時(shí)需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題[3-4]。為此，文中依據(jù)以往研究成果，提出采用超前支架支護(hù)方式來(lái)控制回采巷道變形，為松軟煤層孤島工作面回采創(chuàng)造了良好條件。

1 工程概況

山西某礦35011 綜采工作面為3 采區(qū)最后一工作面，采面除去北側(cè)為采區(qū)集中運(yùn)輸、軌道巷外，其余三個(gè)方向均為采空區(qū)。35011 綜采工作面設(shè)計(jì)推進(jìn)長(zhǎng)度為1 200 m，斜長(zhǎng)為158 m，開(kāi)采的5 號(hào)煤層厚度平均3.5 m，傾角15°，煤層硬度0.4～0.7，煤層賦存穩(wěn)定，構(gòu)造不發(fā)育。5 號(hào)煤層直接頂、直接底均為泥巖、砂質(zhì)泥巖，平均厚度分別為1.5 m、1.7 m，泥巖以及砂質(zhì)泥巖抗壓強(qiáng)度均在30 MPa 以內(nèi)，為軟巖巖層?；卷斠约盎镜拙鶠榉凵皫r，較為堅(jiān)硬。

35011 巷道沿著煤層底板掘進(jìn)，斷面為梯形，采用工字鋼+錨桿（索）+錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，具體支護(hù)斷面見(jiàn)圖1 所示。巷道支護(hù)用的工字鋼頂梁長(zhǎng)度為4.4 m，上、下幫腿長(zhǎng)度分別為4.0 m、2.9 m。以往回采巷道超前采面20 m 采用單體進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，但是受到煤層以及頂?shù)装鍘r層松軟影響，回采巷道超前加固段圍巖變形較為明顯，給巷道正常使用帶來(lái)影響。

圖1 回采巷道支護(hù)示意圖（單位：mm）

2 超前支架支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

超前支護(hù)采用的超前支架型號(hào)為ZQL2×5000/21/40，一組兩架，支撐高度在2.1～4.0 m，中心距在3.1 m，移架步距為1.7 m。支架工作阻力、初撐力分別為40.6 MPa、31.5 MPa，對(duì)地比壓為2.2 MPa。

35011 回采巷道超前支護(hù)采用液壓支架配合單體（穿柱鞋）、鉸接梁進(jìn)行支護(hù)，沿著巷道走向方向布置2 排，長(zhǎng)度均為70 m。其中在采面前方30 m 范圍內(nèi)采用4 組型號(hào)ZQL2×5000/21/40 液壓支架進(jìn)行支護(hù)，具體超前支架布置見(jiàn)下頁(yè)圖2。

圖2 超前支架布置示意圖（單位：mm）

由于超前支架規(guī)格占用面積相對(duì)較大，為了便于移架，在采面前方35～40 m（即超前支架前方5 m以外）對(duì)巷道斷面進(jìn)行刷擴(kuò)，并對(duì)刷擴(kuò)后的巷道進(jìn)行套棚支護(hù)。巷道刷擴(kuò)寬度為1 000 mm，套棚采用的工字鋼梁長(zhǎng)為2 000 mm，并與原有的工字鋼間搭接1 000 mm。刷擴(kuò)有的巷道頂梁均勻布置有3 根支撐，下幫采用長(zhǎng)度2.7 m的工字鋼作為棚腿。在刷擴(kuò)處距離下幫600 mm 位置布置一道錨索托梁，錨索規(guī)格為Φ21.6 mm×8 000 mm 鋼絞線，間排距均為1 400 mm。

3 超前支護(hù)效果分析

3.1 技術(shù)效果分析

采用超前支架對(duì)回采巷道進(jìn)行超前支護(hù)后，巷道支護(hù)強(qiáng)度較原采用的單體支護(hù)方式提升1.75 倍以上，巷道斷面收縮率降幅達(dá)到80%以上，有效降低了巷道后續(xù)修整工作量，同時(shí)作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度也明顯降低。35011 工作面原采用巷道修復(fù)人員由以往的34 人降低至20 人，有效解決了孤島工作面回采巷道超前支護(hù)面臨的動(dòng)壓顯著影響問(wèn)題。采用的超前支架移架較為方便[5-6]，每次移架在1 h 內(nèi)即可完成移架，同時(shí)通過(guò)超前支架與采面端頭支架相互配合，無(wú)需采用托棚單體支護(hù)方式即可實(shí)現(xiàn)對(duì)采面兩側(cè)端頭支護(hù)，提高了采面端頭位置煤炭回收率。

3.2 圍巖控制效果

在35011 工作面回采巷道采取原超前支護(hù)方式時(shí)，受到巷道圍巖應(yīng)力集中以及巷道圍巖強(qiáng)度較低影響，回采巷道巷幫以及底板變形嚴(yán)重，部分區(qū)域巷幫棚腿出現(xiàn)脫口變形，嚴(yán)重影響回采巷道正常的通風(fēng)、行人以及運(yùn)輸工作。在35011 工作面回采巷道采用ZQL2×5000/21/40 支架支護(hù)后，回采巷道斷面得以明顯控制，取得較為顯著的巷道支護(hù)效果，具體超前支架使用前后巷道圍巖變形以及煤炭回采統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 超前支架使用前后巷道圍巖變形以及煤炭回采統(tǒng)計(jì)結(jié)果

從表1 看出，采面回采巷道采用超前支架支架支護(hù)后，巷道巷幫、底板變形量得以有效控制，巷道最大底鼓量由使用前的680 mm 降低至102 mm，降幅達(dá)到85%；巷幫變形量由使用前的1 650 mm 降低至230 mm，降幅達(dá)到86.1%，取得較為明顯的圍巖控制效果。同時(shí)由于回采巷道圍巖變形得以明顯控制，采面月推進(jìn)進(jìn)尺也由60 m 提升至80 m，煤炭產(chǎn)量增加至8.0 萬(wàn)t/月，實(shí)現(xiàn)了煤炭高效生產(chǎn)。

4 結(jié)論

提出將超前支護(hù)支架（ZQL2×5000/21/40）應(yīng)用到回采巷道超前支護(hù)中，從而強(qiáng)化采面前方30 m 范圍的支護(hù)強(qiáng)度。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，采面回采巷道超前支護(hù)段變形量較應(yīng)用前顯著降低，巷幫、底板變形量分別控制在230 mm、102 mm 以內(nèi)，采面煤炭產(chǎn)量由5.2 萬(wàn)t/月提升至8.0 萬(wàn)t/月，取得了較好的應(yīng)用效果。