回采掘進巷道與采煤工作面交鋒時支護技術分析

張建新

（陽泉煤業(yè)（集團）有限責任公司五礦，山西　陽泉　045209）

引言

煤礦企業(yè)運行的穩(wěn)定性關系著企業(yè)的經(jīng)濟效益，目前我國的煤礦開采環(huán)境較為復雜，事故頻發(fā)導致行業(yè)的發(fā)展受阻。因此，煤礦企業(yè)的管理者需要重視安全防護工作。有時，開采過程中會出現(xiàn)回采巷道與工作面交鋒的現(xiàn)象，這會導致支護受損，形成一些安全隱患。在煤礦回采后礦壓的變化較大，會對回采巷道造成一些損傷。所以，要加強相關支護的穩(wěn)定性。通過以A企業(yè)為例對該技術進行分析研究。

1　支護技術概述及其重要性

回采巷道是重要的煤料運輸途徑，對其進行支護不僅可以提高煤礦運輸?shù)姆€(wěn)定性，還能為采礦工人提供安全的作業(yè)環(huán)境。有的煤礦巷道較長，斷面較大，土質結構也會出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。這給支護帶來了難度，一般要對其周圍的巖土進行力學模型分析，確定支護的方法和施工參數(shù)[1]。當回采巷道與采煤面出現(xiàn)了交鋒的現(xiàn)象時，會導致支護受損，形成安全隱患。這時，管理者不得不中斷煤礦開采，安排人手對支護結構進行修復。這樣一方面煤礦運行被迫中斷，造成經(jīng)濟受損，另一方面維修人員的作業(yè)安全得不到完全保障。因此，要加強支護的穩(wěn)定性，通過對煤礦的開采進行實踐調(diào)查和分析，確定復合支護的方法。

2　A企業(yè)采煤面概況

A企業(yè)的采煤工作面概況如下所示：研究對象的采煤面（T2193下）位于A企業(yè)的采礦區(qū)11水平南翼，主要工作環(huán)境是7、8煤層的開采面；開采的深度是 633～693m，在北半部分是采空區(qū)（T2194），其結構形式如圖1所示。由圖1可以看出，T2193下的回踩巷道與T2193上采煤面出現(xiàn)了交鋒現(xiàn)象。

圖1　T2193采煤結構示意圖

3　采煤支護設計

3.1　采煤工作面的設計

根據(jù)對以往采煤工作的經(jīng)驗進行回顧總結和理論分析發(fā)現(xiàn)采煤面的順槽的排布形式對回采巷道的支護穩(wěn)定性有較大的影響[2]。因此，在進行采煤面的設計時，要采取小煤柱沿空送巷的方法進行順槽的排布，煤料運輸?shù)暮穸仁?m，風道的掘進方向要與煤層的結構一致，一般以其底層板的方向為判斷標準；溜子道要與風道的方向一致。另外，在拖煤頂?shù)氖┕み^程中，要進行輔助風道的鋪設，該風道的鋪設方向要與煤層的頂部板一致。其中工作面的長度是1 002m。

3.2　掘進巷道支護設計

掘進工作面的溜子道和風道的斷面是4.6m×2.9m，此次采用錨網(wǎng)支護的方式，并采用錨索的方式提升支護的強度[3]。頂錨桿的規(guī)格是直徑23mm，長度2.5m，其旋轉方式是右向旋轉，其強度要與錨網(wǎng)近似。在錨桿孔內(nèi)要增設3卷CK2333的樹脂藥卷，同時頂崗帶的型號是W型鋼帶。幫錨桿的規(guī)格是直徑21mm，長度為2.2m，其旋轉方式是右向旋轉，其強度要與錨網(wǎng)近似。錨索的規(guī)格：直徑17.9mm、長度10m的鋼線通過絞制的方式聚合為10m長錨索。錨索的每一個內(nèi)孔要增設6卷CK2333樹脂藥卷。相鄰錨索的橫向間距是0.7m，排距是1.6m。

4　回采巷道支護設計

4.1　溜子道支護設計

通過對資料的查詢，得知了回采巷道中位的巖土礦壓變化規(guī)律，要根據(jù)其變化規(guī)律進行針對性的處理，避免事故發(fā)生。同時要對分析結果中物理結果穩(wěn)定性較差的部位進行重點防護[4]。此次分析結果是頂板的事故發(fā)生概率較高，因此要加強此方面的支護強度。當巷道掘進施工后，要對周圍巖土的收斂特性進行實時觀察，同時結合對頂板離層的檢測進行分析，最后要對錨桿進行物理力學分析，確定支護的穩(wěn)定。此次溜子道的錨桿規(guī)格是：直徑為20mm，長度是2.4m，相鄰錨桿的橫向距離是0.72m，排距是0.7m。在施工過程中，溜子道的底部出現(xiàn)了較為嚴重的形變，其形變量在280～510mm之間，其頂板離層的結構如圖2所示：頂板離層的高度最高達到了0.1342m，最小是0.0001m，平均的高度是0.01722m。針對此現(xiàn)象，采取重新固定錨網(wǎng)的方式進行調(diào)整，并增加了錨索數(shù)量，以提高其受力能力。通過該措施，巖土的變形有所減小，其數(shù)據(jù)如表1所示。由表1可以看出：通過增設錨索和重新鋪設錨網(wǎng)，巖土的形變量有所下降，其物理結構穩(wěn)定性得到了顯著的提升，支護效果較好。

圖2　溜子道頂板離層曲線

表1　溜子道周圍巖土形變量

4.2　風道支護設計

風道的支護與溜子道具有對應的相似性，因此可以借鑒溜子道的設計過程[5]。為了避免重新鋪設錨網(wǎng)，采用具有雙重讓壓效果的錨網(wǎng)，同時對其伸縮性提出了要求，此次采用金屬材料確保其力學性能較好，同時進行拱形支架的雙層架設，確保支護具有較高的外界因素抵抗能力。先進行錨網(wǎng)的鋪設，然后再架設拱形的棚子，此次采用14m2規(guī)格的棚子，棚距是700mm。另外，錨網(wǎng)支護的參數(shù)與溜子道相同。同時，為了提高巷道對兩幫的調(diào)控能力，提升頂部結構的穩(wěn)定性，在兩幫要架設W型的鋼帶。在巷道開始挖掘后，發(fā)現(xiàn)在挖掘的6 d左右時間出現(xiàn)了周圍巖土的變形，一般表現(xiàn)為蠕動的形式。為了應對這一現(xiàn)象，采取二次支護，距離迎頭有32～38m之間。此次挖掘風道的速度約為7m/d。

4.3　風道頂板設計

在風道頂板采用頂板離層的形式，其支護的效果如圖3所示。從圖中可以看到：在風道與采煤面出現(xiàn)了交鋒現(xiàn)象后，其最高的高度是72.8mm，最小的是0.1mm，其平均高度是17.7mm，用此種方式進行頂板支護具有較好的效果，巷道周圍的巖土基本沒有發(fā)生較大的形變。通過對礦壓變化情況進行檢測，發(fā)現(xiàn)采用雙重讓壓結構的雙層支護能夠提升巷道的穩(wěn)定性，對礦壓有較好的抵抗作用。

圖3　頂層高度變化曲線圖

5　支護技術分析

通過此次對巷道與采煤面交鋒時的支護進行設計，得出了以下的一些理論：首先，采煤工作面的頂層對巷道的穩(wěn)定性影響較少，其壓力會傳輸?shù)焦ぷ髅娴膬?nèi)部，因此，兩幫的穩(wěn)定性對巷道支護的穩(wěn)定性影響較大，要加強對兩幫的控制。其次，雙層結構的支護具有較好的效果，主要影響因素是支護的范圍，要根據(jù)工作面的壓力變化規(guī)律合理地設定該范圍，提升其經(jīng)濟效益，同時保證支護的穩(wěn)定。最后，二次支護對巷道支護的穩(wěn)定性有較大的提升作用，一方面要合理地控制支護的時機，一般在錨網(wǎng)處于66%左右的形變量時，進行耦合支護（二次支護），而且二次支護需要有一定的讓壓效果。

[1]賈樹寶.加強掘進巷道與相鄰綜采面交鋒處的頂板支護措施[J].能源與節(jié)能，2016（6）：8-9.

[2]王磊.綜放工作面沿空多巷道掘進影響分析及圍巖控制技術[J].煤炭技術，2016，35（11）：70-72.

[3]申海軍，曹呆軍.孤島工作面掘進破碎頂板支護技術研究與應用[J].能源與節(jié)能，2016（1）：158-159.

[4]鄧承輔.淺談響水礦回風斜巷掘進工作面臨時支護方式及應用[J].價值工程，2015（10）：41-42.

[5]趙洪偉，宋志剛，孔輝.煤礦掘進工作面綜采防塵技術運用[J].環(huán)球市場，2016（8）：90.