綜放工作面鄰空巷超前支護方式研究

張肖偉

(大同煤礦集團有限責任公司馬脊梁煤礦，山西 大同 037027)

由于綜采放頂煤工作面煤層較厚以及受到采空區(qū)的影響，開采的強烈擾動對臨空巷道頂?shù)装逡约皟蓭推茐膰乐?改進超前支護方式,對于保證該區(qū)域工作人員的人身安全以及提高工作效率具有重要的意義。

1 工程概況

大同煤礦集團公司馬脊梁礦14-3#層301-2盤區(qū)8103綜放工作面北東為14-3#層盤區(qū)皮帶巷、輔運巷及回風巷，南東、南西為本礦已開采完的8101工作面，北西為實煤區(qū),上覆為本礦侏羅系14#煤層采空區(qū)。煤柱寬30m。

8103綜放工作面走向長度2010.5m，傾斜長239.4m，煤層厚度5.10m～7.80m，傾角2～5°，煤巖類型以暗淡型為主，煤種為氣煤。工作面臨空側(cè)巷道（鄰8101工作面）5103巷為矩形斷面，巷道寬5400mm，高3400mm。

直接頂為灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、高嶺巖，中夾薄煤層，平均厚度4.97m；基本頂為平均厚度3.28m的灰白色中砂巖、粗砂巖或砂礫巖。直接底為平均厚度3.17m灰黑色泥質(zhì)高嶺巖，砂質(zhì)泥巖細砂巖；基本底為平均厚度3.98m的灰白色中粗砂巖、砂礫巖。

8103工作面在開采過程中，5103巷道超前支護區(qū)域受到了8101采空區(qū)的影響，出現(xiàn)了嚴重的礦壓顯現(xiàn)情況，頂板下沉、底鼓、兩幫回縮等，影響了巷道的安全使用。

2 臨空巷道礦壓顯現(xiàn)及原因分析

2.1 臨空巷道礦壓顯現(xiàn)程度

8103綜放工作面在開采過程中，因開采強度大，在綜放面超前壓力和鄰面采空區(qū)頂板壓力共同作用下，5103巷超前支護范圍內(nèi)出現(xiàn)頂板下沉、底板鼓起、兩幫回縮等現(xiàn)象，嚴重時大量單體柱被壓彎，柱底鉆進底板，安全出口高度最低1.2m，不僅給安全生產(chǎn)帶來巨大隱患，而且增加了工作強度?；炷翝茶T的底板被頂起、折斷，車輛無法通行；超前支護人行通道底板鼓起；煤壁片幫，金屬網(wǎng)斷股，巷道兩幫被擠壓回縮最大可達1.0m多，尤以煤柱側(cè)幫更為嚴重；巷道頂板下沉明顯，局部區(qū)域頂板鋼帶變形、錨桿被拉斷，局部“一梁三錨”支護的錨具脫落、鋼絞線被拉斷。巷道需進行二次起底及補打錨桿、錨索，加大了維修工程量，嚴重影響了巷道的安全使用。

2.2 臨空巷道礦壓顯現(xiàn)原因分析

根據(jù)臨空巷道的礦壓顯現(xiàn)情況及地質(zhì)條件分析，主要原因有以下幾點：

（1）綜放工作面回風順槽與采空工作面相鄰是主要原因之一。8103面與8101面煤柱為30m，8101面采空區(qū)上覆壓力傳遞導致8103面鄰空巷道煤壁松軟、頂板離層、巷道底鼓、片幫、頂板下沉等現(xiàn)象。

（2）巷道產(chǎn)生超前壓力影響。頂板巖石堅硬不易垮落，在工作面采空區(qū)和煤柱上形成懸臂梁結(jié)構(gòu)，隨著工作面推進，頂板斷裂垮落，從而產(chǎn)生采動壓力，工作面出現(xiàn)頂板周期來壓。煤層厚度平均7.0m，采高大，超前來壓強烈。

（3）臨空巷道留頂煤掘巷，煤層層理發(fā)育，且錨桿支護沒有錨固在穩(wěn)定的巖層中，在礦山壓力作用下易破壞巷道原支護，導致巷道底鼓、片幫和頂板下沉明顯。

3 鄰空巷超前支護措施

8103工作面是馬脊梁礦石炭系第二個采煤工作面,與采空面相鄰。為了工作面安全順利生產(chǎn)，除了采取在巷道兩幫施工卸壓孔、頂板補鋼梁打錨索等措施，還特別對臨空巷道超前支護方式及時改進，單體柱支護由原來的三排、四排增加至五排，木垛由一排增加至2排。

3.1 臨空巷原設計超前支護

5103巷超前支護采用“三梁三柱”即三根單體柱配合三根1.2m長“π”型梁進行支護，梁與巷道垂直。單體柱排距0.8m，柱距1.5m，單體柱采用DW45-250/100X型單體柱，超前支護距離為50m。超前支護剖面圖如圖1所示。

圖1 5103巷超前支護剖面圖 （單位：mm）

3.2 臨空巷初次超前補強支護方案

在8103面回采過程中，由于5103巷超前支護區(qū)域集中壓力大，導致單體支柱發(fā)生變形、底板鼓起、頂板下沉。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對超前支護區(qū)域補強支護。補強支護采用單體柱支護和木垛支護。

（1）單體柱支護。采用“四梁四柱”即四根單體柱配合四根1.2m長“π”型梁進行支護，梁與巷道走向垂直。單體柱采用DW45-250/100X型單體柱，單體柱排距從工作面幫起排距分別為1.5m、0.9m和0.9m，柱距0.8m，支護距離為50m。支護剖面圖如圖2所示。

圖2 初次補強支護采用單體柱支護剖面圖 （單位：mm）

（2）木垛支護。在5103巷煤柱側(cè)布置一排木垛，木垛間距為6m，支護距離50m。木垛方木規(guī)格為：寬×厚×長=150×150×2000mm。木垛支護示意圖如圖3所示。

圖3 初次補強支護采用木垛支護示意圖 （單位：mm）

3.3 臨空巷二次超前補強支護方案

初次超前補強支護方案對巷道的頂板下沉、底鼓起到了一定的作用，但工作面?zhèn)葔毫^大，行人通道高度低，人員通過困難，給安全生產(chǎn)帶來隱患，需再次對超前補強支護。

（1）單體柱支護。采用“五梁五柱”即五根單體柱配合五根1.2m長“π”型梁進行支護，梁與巷道走向垂直。單體柱采用DW45-250/100X型單體柱，單體柱排距0.9m，柱距0.8m，支護距離為50m。另外對超前支護區(qū)域所有“一梁三錨”的工字鋼梁加強支護，每組工字鋼梁下支1根DW45-250/100X型單體柱，單體柱支在工字梁中間。單體柱支護剖面圖如圖4所示。

圖4 二次超前補強采用單體柱支護剖面圖

（2）木垛支護。在工作面?zhèn)戎ёo一排小木垛，小木垛間距為6m，支護距離不小于50m，兩排木垛呈三花交錯布置。小木垛方木規(guī)格為：寬×厚×長=150×150×1400mm。木垛支護示意圖如圖5所示。

圖5 二次超前補強采用木垛支護示意圖

4 實施效果

通過現(xiàn)場觀察和實際生產(chǎn)證明，二次補強支護方案有效地控制了圍巖變形，鄰空巷道底鼓量、頂板下沉量、幫鼓量較之前有明顯的減小，保證了臨空巷正常使用，現(xiàn)14-3#層301-2盤區(qū)8103面已順利采完。實踐證明了此技術(shù)方案安全可靠，具有借鑒應用價值。