令狐繼耀

（太原煤炭氣化（集團(tuán)） 有限公司，山西 太原 030300）

1 概 況

登茂通礦井主采2 號(hào)及3 號(hào)煤層，2 號(hào)煤層工作面順槽沿2 號(hào)煤層頂板、2下號(hào)煤底板掘進(jìn)，為半煤巖巷，掘進(jìn)速度慢，掘進(jìn)成本高，采掘接替緊張。因此，針對(duì)該礦2202 工作面頂?shù)装辶W(xué)性質(zhì)和采掘生產(chǎn)等地質(zhì)條件，進(jìn)行高水材料巷旁充填沿空留巷，以解決登茂通煤業(yè)的采掘接替緊張的問(wèn)題。但在進(jìn)行充填沿空留巷時(shí)，由于該工作面應(yīng)力條件復(fù)雜，沿空巷道仍然發(fā)生較大的變形。為此，需要采取合適的方式對(duì)沿空巷道進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

2 充填區(qū)域上方頂板維護(hù)分析

由于2202 工作面充填體完全置于采空區(qū)，為保證留巷區(qū)域頂板的完整性和降低成本，在確保安全作業(yè)的前提下，提出以下3 種方案對(duì)充填區(qū)域上方頂板進(jìn)行維護(hù)：方案一，在液壓支架上方鋪設(shè)金屬網(wǎng)，再采用錨桿加固頂板，最后移架，該方案需要暫停刮板輸送機(jī)，方便頂板支護(hù)和安全施工，對(duì)工作面回采有較大影響；方案二，在頂板比較破損時(shí)，采用放炮法進(jìn)行作業(yè)，對(duì)頂板破碎區(qū)域進(jìn)行清理；方案三，架后進(jìn)行充填區(qū)域頂板錨桿支護(hù)。

根據(jù)2202 工作面生產(chǎn)地質(zhì)條件，決定選擇方案三對(duì)充填區(qū)域頂板進(jìn)行維護(hù)，具體方案如下。工作面割煤后先推刮板輸送機(jī)，在端頭支架4 架架前頂板鋪金屬菱形網(wǎng)或聚酯纖維網(wǎng)（保證與巷內(nèi)金屬網(wǎng)的連接質(zhì)量），然后移架，支架后方打設(shè)每排2根臨時(shí)單體液壓支柱維護(hù)頂板，單體液壓支柱夠600 mm 距離及時(shí)打設(shè)，單體2.8 m 高，單體柱間距1 000 mm、排距600 mm，靠巷道側(cè)一根單體距離一次采煤幫400 mm，單體液壓支柱配鉸接頂梁使用。在單體液壓支柱支撐牢靠、確保人員作業(yè)安全的情況下，架后頂板施工每排3 根φ17.8 mm-4 200 mm 短錨索，錨索間距800 mm、排距1 200 mm，靠近巷道側(cè)錨索距一次采煤幫300 mm 布置，生產(chǎn)班人員打設(shè)，錨索預(yù)緊力不小于150 kN。當(dāng)頂板條件不好，遇到斷層、陷落柱等構(gòu)造時(shí)，應(yīng)考慮架前支護(hù)或提高架后支護(hù)的支護(hù)強(qiáng)度，具體視現(xiàn)場(chǎng)情況而定。充填區(qū)域上方頂板維護(hù)如圖1 所示。

圖1 充填區(qū)域上方頂板維護(hù)示意圖Fig.1 Maintenance diagram of roof above filling area

為了確保沿空留巷期間作業(yè)人員的安全，在充填體與采空區(qū)之間安設(shè)擋矸支架（擋矸支架距離充填體800 mm），沿空留巷采空區(qū)擋矸支架主要用于采空區(qū)沿空留巷充填墻體區(qū)域的頂板維護(hù)，為沿空留巷墻體充填作業(yè)提供安全作業(yè)空間。采空區(qū)擋矸支架布置方式如圖2 所示，支架布置于工作面后方采空區(qū)內(nèi)，靠近留巷側(cè)，共布置1 號(hào)、2 號(hào)支架組兩組支架，一同對(duì)采空區(qū)及沿空留巷充填體進(jìn)行維護(hù)，為充填作業(yè)提供安全作業(yè)空間。1、2 號(hào)支架組采用左右分體邁步式結(jié)構(gòu)，擋矸支架可通過(guò)粗鏈條與工作面端頭支架相連，方便前移。1 號(hào)支架組靠近采空區(qū)側(cè)設(shè)置固定式側(cè)護(hù)鋼板用于擋矸，鋼板厚度為30 mm。

圖2 采空區(qū)擋矸支架布置方式Fig.2 Layout of gangue retaining support in goaf

由于每天僅檢修班充填1 個(gè)充填體，故1 號(hào)、2 號(hào)支架組隨工作面支架推移同步前進(jìn)，在充填體充填過(guò)程中擋矸支架保持位置不變，當(dāng)充填體凝固后（護(hù)模單體待充填體充填完畢3 h 后即可回撤），工作面支架后方夠充填距離后進(jìn)行下一段充填體充填。當(dāng)頂板來(lái)壓嚴(yán)重時(shí)，需要采取一定措施，方便擋矸支架前移。擋矸支架帶壓移架，防止向充填區(qū)域偏移從而影響充填作業(yè)順利進(jìn)行，發(fā)生偏移時(shí)應(yīng)盡快調(diào)整其位置。

3 留巷段加強(qiáng)支護(hù)分析

留巷通常會(huì)受到重復(fù)采動(dòng)的影響，大量觀測(cè)結(jié)果表明，靠充填體（一次采煤幫） 側(cè)頂板壓力顯現(xiàn)及變形量較大。根據(jù)實(shí)踐調(diào)查，2202 工作面頂板活動(dòng)強(qiáng)烈的范圍在工作面后方80～120 m，故考慮工作面后方設(shè)單體液壓支柱加強(qiáng)支護(hù)，分為3 個(gè)區(qū)域：工作面后方0～100 m 為劇烈影響段，采用1排3 根單體液壓支柱加強(qiáng)支護(hù)；101～160 m 采用1排2 根單體液壓支柱加強(qiáng)支護(hù)；161～200 m 采用1排1 根單體液壓支柱加強(qiáng)支護(hù)。具體根據(jù)礦壓觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，超過(guò)規(guī)定距離后即可從里至外逐步回撤。

根據(jù)2202 工作面的具體條件，單體液壓支柱的支護(hù)參數(shù)為：?jiǎn)误w高度為3.5 m，排間距1.0 m，柱間距為1.2 m，邊柱距離煤幫的距離分別為0.6 m（第一次開(kāi)采）、0.9 m（第二次開(kāi)采）；每排2 根單體液壓支柱時(shí)單體排距為1.0 mm，柱距為1.2 m，邊柱距一次采煤幫距離為0.6 m，鉸接頂梁均沿巷道軸向布置。工作面前方30 m 采用礦方目前單體液壓支柱加強(qiáng)支護(hù)方式進(jìn)行超前加強(qiáng)支護(hù)，如圖1所示。

4 充填體加強(qiáng)支護(hù)分析

為了增加充填體的承載能力和抗橫向變形能力，決定在充填體內(nèi)布置對(duì)拉錨桿加固充填體。根據(jù)2202 工作面的實(shí)際情況，對(duì)拉錨桿長(zhǎng)度比充填體寬度大200 mm，對(duì)拉錨桿間排距為800 mm×700 mm。2 m 高充填體每模7 排，每排3 根，最下面1 根距底板200 mm，最上面1 根距頂板200 mm；對(duì)拉錨桿采用強(qiáng)度MSGLW-500、直徑22 mm、長(zhǎng)度1 600 mm 的螺紋鋼材料制作（兩端各車(chē)絲100 mm），采用16 mm 圓鋼焊制規(guī)格1 800 mm×60 mm 鋼筋梯子梁相連。2.8 m 高充填體每模7 排，每排4 根，最下面1 根距底板200 mm，最上面1 根距頂板200 mm；對(duì)拉錨桿采用強(qiáng)度MSGLW-500、直徑22 mm、長(zhǎng)度1 800 mm 的螺紋鋼材料制作（兩端各車(chē)絲100 mm），采用16 mm圓鋼焊制規(guī)格2 600 mm 60 mm 鋼筋梯子梁相連。錨桿托盤(pán)為碟形，規(guī)格150 mm×150 mm×10 mm。鋼筋網(wǎng)要求使用直徑為6.0 mm 的鋼筋加工，使用12 號(hào)鐵絲雙股聯(lián)網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)搭接部分不小于100 mm。充填體加固如圖3 所示。

圖3 長(zhǎng)充填體加強(qiáng)支護(hù)示意圖Fig.3 Long filling body strengthening support diagram

待正式開(kāi)始充填后，護(hù)模單體待充填體充填完畢3 h 后即可回撤，充填體采空區(qū)側(cè)護(hù)模單體回撤滯后端頭支架尾梁不大于6 m?；爻纷o(hù)模單體液壓支柱時(shí)先遠(yuǎn)距離將單體卸載，然后用鋼絲繩或麻繩拽出，避免單體卸載后人員站在空頂區(qū)域下方作業(yè)。

5 礦壓觀測(cè)方案

為了更科學(xué)和經(jīng)濟(jì)地對(duì)留巷加強(qiáng)支護(hù)，對(duì)留巷期間的圍巖運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了觀測(cè)，主要包括一次采動(dòng)和二次采動(dòng)。變形監(jiān)測(cè)通過(guò)設(shè)置的觀測(cè)站完成的，主要觀測(cè)留巷的各種變形參數(shù)。觀測(cè)站的布置如圖4 所示，使用的儀器及觀測(cè)內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容、目的、儀器及數(shù)量Table 1 Monitoring content,purpose,instrument and quantity

圖4 測(cè)站布置Fig.4 Station layout

在2202 工作面后方已留巷段設(shè)置5 個(gè)測(cè)站。當(dāng)頂板下沉量超過(guò)100 mm 或底鼓量大于300 mm時(shí)，應(yīng)將工作面后方100～200 mm 留巷局部地段保持1 排3 根單體液壓支柱加強(qiáng)支護(hù)，進(jìn)一步觀察頂板變形及壓力顯現(xiàn)情況，如果趨于穩(wěn)定，則回撤單體液壓支柱；如變形仍趨于增大，則在原兩排錨索之間巷道正中或距離充填墻體500 mm位置補(bǔ)打錨索后再回撤單體液壓支柱。當(dāng)二次采煤幫變形超過(guò)200 mm 時(shí)，應(yīng)在原兩排錨桿之間補(bǔ)打一排2～3 根錨桿，錨桿用鋼筋梯子梁相連。當(dāng)充填體變形超過(guò)200 mm（充填過(guò)程中操作原因?qū)е鲁尚托Ч缓谩⒐陌猓?時(shí)，應(yīng)考慮調(diào)整巷旁支護(hù)參數(shù)，增大充填體寬度或減小漿液水灰比。

6 結(jié) 語(yǔ)

結(jié)合登茂通礦沿空留巷的情況，探討了沿空留巷加強(qiáng)支護(hù)技術(shù)。對(duì)于充填區(qū)域頂板，采用架后進(jìn)行充填區(qū)域頂板錨桿支護(hù)加強(qiáng)支護(hù)；對(duì)于留巷段，采用單體液壓支柱配合鉸接頂梁及鐵鞋加強(qiáng)支護(hù)；對(duì)于充填體，采用加入對(duì)拉錨索的方式加強(qiáng)支護(hù)。實(shí)踐表明，登茂通礦2202 工作面高水材料巷旁充填沿空留巷采用上述措施后，各處變形量均控制在安全范圍內(nèi)，保證了煤礦安全生產(chǎn)，為高水材料沿空留巷提供一定的參考。