趙 明

（山西霍寶干河煤礦有限公司，山西 洪洞 041600）

我國一直在煤炭資源的依賴方面遠(yuǎn)大于其他能源，雖然，國家大力提倡能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，但在我國能源消費結(jié)構(gòu)中，煤炭依然占據(jù)著半壁江山[1-2]。受賦存影響，我國煤炭多以地下井工開采為主，需要掘進(jìn)大量的地下巷道。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國每年需要掘進(jìn)的煤礦地下巷道已超過了2萬km，其中受到采動影響下的巷道站70%～80%。巷道受采動影響后，圍巖應(yīng)力條件惡化，礦壓顯現(xiàn)嚴(yán)重，巷道易出現(xiàn)明顯變形，因此采動影響巷道圍巖控制相對困難[3-4]。研究表明，工作面超前采動影響下巷道變形量可達(dá)到巷道掘進(jìn)期間的5～10倍，因此，工作面超前采動影響范圍內(nèi)巷道的穩(wěn)定控制，直接影響到工作面的正常推進(jìn)[5-6]。以干河煤礦2-1261巷受超前采動影響為工程背景，提出適用于干河煤礦2-1261巷的超前采動影響圍巖控制技術(shù)，為干河煤礦以及其他類似地質(zhì)條件工作面回采巷道支護(hù)技術(shù)提供借鑒。

1 工程概況

2-1261巷為2-126工作面回風(fēng)巷，屬+80 m水平一采區(qū)工作面回采巷道。工作面埋深415～430 m，西部為2-112采空區(qū)，南部為2-118C采空區(qū)，其余方向為實煤體。工作面開采2#煤層，煤層平均厚度3.75 m，平均傾角9°，普氏系數(shù)1.5。工作面基本頂為中粒砂巖（K8），4.8 m，裂隙不甚發(fā)育；直接頂為細(xì)粒砂巖，2.45 m，裂隙不發(fā)育，巖芯較完整；直接底為炭質(zhì)泥巖，2.9 m，易破碎，相對硬度中等，性脆；基本底為中粒砂巖（K7），3.1 m，裂隙發(fā)育中等。2-1261巷為矩形斷面，巷道掘進(jìn)寬度5.0 m，掘進(jìn)高度3.7 m。

2 超前采動影響圍巖控制技術(shù)

2-1261巷受超前采動影響下，圍巖應(yīng)力條件惡化，礦壓顯現(xiàn)嚴(yán)重，易出現(xiàn)大變形現(xiàn)象。為保證2-1261巷在回采服務(wù)期內(nèi)的穩(wěn)定控制，根據(jù)2-1261巷實際生產(chǎn)地質(zhì)條件，以錨網(wǎng)索作為基礎(chǔ)支護(hù)，在工作面超前采動影響范圍內(nèi)采用臨時加強支護(hù)，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗災(zāi)能力。

（1）錨網(wǎng)索聯(lián)合永久支護(hù)技術(shù)與參數(shù)

2-1261巷采用錨網(wǎng)（桿）+錨索+錨梁聯(lián)合支護(hù)作為永久支護(hù)結(jié)構(gòu)。頂部每排7根規(guī)格為Φ22 mm×2500 mm高強螺紋鋼錨桿，幫部每排為5根Φ22 mm×2500 mm高強螺紋鋼錨桿，間排距均為800 mm×800 mm，頂板錨桿配合7孔4.8 m錨梁支護(hù)；頂錨索為“三·三”布置，采用Φ21.6 mm×8200 mm鋼絞線制作，間排距為1600 mm×2400 mm；金屬網(wǎng)選用菱形網(wǎng)，頂網(wǎng)規(guī)格為5600 mm×1000 mm，幫網(wǎng)規(guī)格為3200 mm×1000 mm。錨桿錨固力設(shè)計100 kN，預(yù)緊扭矩設(shè)計280 N·m，錨索錨固力設(shè)計150 kN，張拉預(yù)緊力設(shè)計40 MPa。如圖1。

圖1 巷道永久支護(hù)斷面圖（mm）

（2）超前采動臨時加強支護(hù)技術(shù)與參數(shù)

2-1261巷超前工作面20 m范圍內(nèi)采用臨時加強支護(hù)。從工作面煤壁起向外5 m區(qū)段范圍內(nèi)采用“一梁三柱”架棚支護(hù)，5～20 m區(qū)段范圍內(nèi)采用“一梁兩柱”架棚支護(hù)，選用DW-38（42）型單體液壓支柱，梁選用4.2 m長π梁，棚距0.8 m，煤柱側(cè)支設(shè)一排，煤壁側(cè)支設(shè)一排，分別距兩幫0.5 m支設(shè)，巷中支設(shè)一排，距轉(zhuǎn)載機(jī)0.3 m支設(shè)。如圖2。

圖2 超前采動臨時加強支護(hù)圖

3 圍巖控制效果分析

2-1261巷超前采動影響圍巖控制技術(shù)應(yīng)用于試驗巷道，監(jiān)測了巷道掘進(jìn)時期以及巷道受超前采動影響時期的圍巖變形。圖3和圖4分別為巷道掘進(jìn)期間以及超前采動影響范圍內(nèi)的巷道圍巖移近曲線。

由圖3可知，2-1261巷掘巷大約3個月（85～90 d）后，巷道圍巖變形趨于穩(wěn)定。成巷變形初期（0～40 d），巷道變形速度較快，頂?shù)装遄畲笠平俣燃s為2.5 mm/d，兩幫最大移近速度約2.0 mm/d，之后，巷道圍巖移近速度明顯減緩；成巷變形中期（40～85 d），頂?shù)装寮皟蓭妥畲笠平俣戎饾u降低至1.0 mm/d以下；成巷穩(wěn)定后期（85～90 d）后，圍巖移近速度趨于0 mm/d，圍巖逐漸穩(wěn)定。此時，頂?shù)装逡平?58 mm，兩幫最大移近量約98 mm。

圖3 巷道掘進(jìn)期間圍巖移近曲線

由圖4可知，受工作面超前采動影響，巷道出現(xiàn)較大的變形。超前工作面40 m時，2-1261巷出現(xiàn)變形，此時頂?shù)装寮皟蓭蛧鷰r移近速度相對較小，隨著工作面的不斷推進(jìn)，巷道圍巖移近速度不斷增加；超前工作面40～20 m期間，頂?shù)装搴蛢蓭鸵平鼮?1 mm、37 mm；超前工作面20 m后，隨著工作面的不斷推進(jìn)，巷道圍巖移近速度快速增加，巷道移近量顯著加大；超前工作面20～10 m期間，頂?shù)装搴蛢蓭鸵平鼮?71 mm、135 mm，該階段巷道處于錨網(wǎng)索以及超前采動臨時加強支護(hù)共同作用下，圍巖移近速度及移近量均在可控范圍內(nèi)；超前工作面10 m后，巷道圍巖移近量進(jìn)一步加大，移近速度則趨于平穩(wěn)。在工作面超前采動影響范圍內(nèi)，2-1261巷頂?shù)装寮皟蓭屠塾嬕平繛?57 mm、302 mm。

圖4 超前采動影響范圍內(nèi)巷道圍巖移近曲線

綜上所述， 2-1261巷采用了超前采動影響圍巖控制技術(shù)，巷道掘進(jìn)3個月（85～90 d）后，巷道圍巖變形趨于穩(wěn)定，頂?shù)装寮皟蓭屠塾嬕平糠謩e為158 mm、98 mm。在工作面超前采動時期，超前工作面40 m時巷道出現(xiàn)變形，采動影響范圍內(nèi)，頂?shù)装寮皟蓭屠塾嬕平繛?57 mm、302 mm。巷道掘進(jìn)期間以及工作面超前采動影響期間巷道變形均在可控范圍內(nèi)，表明了超前采動影響圍巖控制技術(shù)的合理性和可靠性。

4 結(jié)論

巷道受采動影響后，圍巖應(yīng)力條件惡化，礦壓顯現(xiàn)嚴(yán)重，巷道易出現(xiàn)明顯變形情況。 2-1261巷以錨網(wǎng)索作為基礎(chǔ)支護(hù)，在工作面超前采動影響范圍內(nèi)采用臨時加強支護(hù)。巷道掘進(jìn)期間頂?shù)装寮皟蓭屠塾嬕平糠謩e為158 mm、98 mm，超前采動影響時期巷道頂?shù)装寮皟蓭屠塾嬕平繛?57 mm、302 mm，巷道變形均在可控范圍內(nèi)。