李虎軍

（山西陽城陽泰集團西馮街煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048103）

我國曾存在著大量的小煤窯，對一些優(yōu)質(zhì)的煤炭資源開采過程中造成了大量資源浪費。隨著國家政策調(diào)整，國家提倡將一些產(chǎn)能較低的礦井進行整合，大型化、集約化礦井逐漸成為主流，提倡對優(yōu)質(zhì)煤炭資源以及遺煤、殘煤進行回收利用，推廣各種技術(shù)手段提高煤炭采出率[1-5]。

本文研究提出殘煤復(fù)采巷道圍巖分區(qū)域控制原則，開發(fā)殘煤復(fù)采巷道圍巖分區(qū)域控制技術(shù)，為類似條件巷道掘進、支護提供借鑒。

1 工程背景

3402 工作面位于3#煤水平四盤區(qū)，工作面所在區(qū)域地面標高+595～ +676.4 m，井下標高+466～+473 m。工作面井下位于四盤區(qū)膠帶巷左翼，東部為3403 采空區(qū)，南部為四盤區(qū)回風巷、四盤區(qū)膠帶巷、四盤區(qū)軌道巷，西部為3401 采空區(qū)，北部為礦界保安煤柱。工作面?zhèn)雾敒樘抠|(zhì)泥巖，厚度為0.15 m；直接頂為泥巖，厚度1.15 m；基本頂為粉砂巖，厚度3.99 m；直接底為粉砂巖，厚度0.5 m；基本底為中細砂巖，厚度1.35 m。3402 工作面下分層沿3#煤層底板布置回采巷道進行回采。根據(jù)地質(zhì)資料顯示，3402 運輸順槽揭露0～714 m 范圍頂板為采空壓實區(qū)（上分層采高2.7 m），3402 運輸順槽揭露714～1044 m 范圍頂板為原玉溝煤業(yè)老空區(qū)（房柱式老空區(qū)）。受采空區(qū)及老空區(qū)遺留煤柱的影響，巷道圍巖控制難度較大，如圖1。

圖1 3402 運輸順槽采掘工程平面示意圖（m）

2 殘煤復(fù)采巷道圍巖分區(qū)域控制技術(shù)

2.1 殘煤復(fù)采巷道圍巖分區(qū)域控制原則

殘煤復(fù)采巷道受采空區(qū)及老空區(qū)遺留煤柱的影響，巷道圍巖控制難度較大，需采用特殊的控制技術(shù)，特提出殘煤復(fù)采巷道圍巖分區(qū)域控制原則。

（1）巷道分區(qū)差異性控制原則。殘煤復(fù)采巷道掘進過程中，受采空區(qū)及老空區(qū)遺留煤柱的影響，巷道圍巖條件具有明顯的差異性，因此可采用分區(qū)域控制技術(shù)進行差異性支護，可分為采空穩(wěn)定區(qū)巷道支護、遺留煤柱影響區(qū)巷道支護。

（2）及時主動聯(lián)合支護原則。由于巷道圍巖多處于破碎狀態(tài)，巷道掘進后及時采用高強度錨桿（索）等支護材料進行主動支護，同時采用工字鋼等材料對巷道支護結(jié)構(gòu)進行適時強化，實現(xiàn)聯(lián)合支護，充分保障巷道支護強度，避免巷道嚴重變形。

（3）經(jīng)濟合理支護原則。在保證巷道圍巖穩(wěn)定的前提下，及時優(yōu)化巷道支護參數(shù)，降低支護密度，提高巷道掘進成巷速度，降低掘進支護成本。

2.2 殘煤復(fù)采巷道圍巖分區(qū)域控制技術(shù)

基于3402 運輸順槽生產(chǎn)地質(zhì)條件，結(jié)合殘煤復(fù)采巷道圍巖分區(qū)域控制原則，提出殘煤復(fù)采巷道圍巖分區(qū)域控制技術(shù)，巷道掘進寬度5.0 m，掘進高度3.2 m。

（1）采空穩(wěn)定區(qū)巷道支護技術(shù)

3402 運輸順槽掘進0～714 m 范圍頂板為上分層采空區(qū)，目前已通過鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)形成了一定厚度的人工膠結(jié)偽頂。該區(qū)域設(shè)計采用采空穩(wěn)定區(qū)巷道支護技術(shù)，具體采用工字鋼棚+錨網(wǎng)聯(lián)合支護，技術(shù)參數(shù)如下：

工字鋼棚采用11#礦用工字鋼架設(shè)，棚距700 mm；頂板錨桿采用直徑20 mm、長度2000 mm 的高強錨桿，幫部錨桿采用直徑16 mm、長度1600 mm 的螺紋鋼錨桿，間排距均為700 mm；頂板錨桿配1 支型號K2335（內(nèi)側(cè)）、1 支型號Z2360（外側(cè)）的樹脂錨固劑，幫部錨桿配1 支型號Z2360 的樹脂錨固劑；錨桿配套規(guī)格120 mm×120 mm×10 mm 的碟形墊片，預(yù)緊扭矩不低于200 N·m；巷道表面鋪設(shè)菱形金屬網(wǎng)（12#鐵絲編制），規(guī)格5000 mm×900 mm、3000 mm×900 mm。具體支護參數(shù)及布置如圖2。

圖2 采空穩(wěn)定區(qū)巷道支護斷面圖（mm）

（2）遺留煤柱影響區(qū)巷道支護技術(shù)

3402 運輸順槽掘進714～1044 m 范圍為原玉溝煤業(yè)老空區(qū)，受采空區(qū)遺留煤柱影響，圍巖控制難度較大。該區(qū)域采用遺留煤柱影響區(qū)巷道支護技術(shù)，具體采用單體支柱鉸接頂梁+錨網(wǎng)聯(lián)合支護，技術(shù)參數(shù)如下：

單體支柱采用型號DN28-250/100 的內(nèi)注式支柱；頂梁采用π 型梁，長度4900 mm，一梁三柱，柱距700 mm；頂板錨桿采用直徑20 mm、長度2200 mm 的高強錨桿，幫部錨桿采用直徑18 mm、長度1800 mm 的螺紋鋼錨桿，間排距均為700 mm；頂板錨桿配1 支型號K2335（內(nèi)側(cè)）、1支型號Z2360（外側(cè)）的樹脂錨固劑，幫部錨桿配1 支型號Z2360 的樹脂錨固劑；錨桿配套規(guī)格120 mm×120 mm×10 mm 的碟形墊片，預(yù)緊扭矩不低于260 N·m；巷道表面鋪設(shè)菱形金屬網(wǎng)（12#鐵絲編制），規(guī)格5000 mm×900 mm、3000 mm×900 mm。具體支護參數(shù)及布置如圖3。

圖3 遺留煤柱影響區(qū)巷道支護斷面圖（mm）

3 巷道圍巖控制效果分析

將提出的殘煤復(fù)采巷道圍巖分區(qū)域控制技術(shù)和參數(shù)應(yīng)用于3402 運輸順槽，在掘進及工作面回采期間監(jiān)測了巷道變形情況。3402 運輸順槽掘進期間，采空穩(wěn)定區(qū)域巷道頂板下沉81 mm，兩幫移近124 mm；遺留煤柱影響區(qū)域頂板下沉102 mm，兩幫移近151 mm。工作面回采期間，超前工作面60 m 范圍內(nèi)出現(xiàn)變形，超前工作面10 m范圍內(nèi)變形較劇烈，采空穩(wěn)定區(qū)域巷道頂板累計下沉245 mm，兩幫累計移近315 mm，遺留煤柱影響區(qū)域頂板累計下沉274 mm，兩幫累計移近368 mm。巷道變形均在允許范圍內(nèi)，表明了殘煤復(fù)采巷道圍巖分區(qū)域控制技術(shù)和參數(shù)有效控制了圍巖變形，實現(xiàn)了復(fù)采工作面的安全開采。

4 結(jié)論

受采空區(qū)及遺留煤柱的影響，殘煤復(fù)采工作面回采巷道圍巖控制難度較大，以3402 運輸順槽地質(zhì)條件為工程背景，提出了殘煤復(fù)采巷道圍巖分區(qū)域控制原則，開發(fā)了殘煤復(fù)采巷道圍巖分區(qū)域控制技術(shù)。技術(shù)應(yīng)用后，監(jiān)測了巷道掘進及工作面回采期間的變形情況，結(jié)果顯示變形均在允許范圍內(nèi)，表明了殘煤復(fù)采巷道圍巖分區(qū)域控制技術(shù)和參數(shù)的合理性和可靠性。