S6-11綜放工作面回風(fēng)巷支護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化

劉瑞棟 王 強(qiáng)

（潞安環(huán)能股份公司常村煤礦，山西 長治 046102）

隨著礦井開采不斷向深部轉(zhuǎn)移，巷道穩(wěn)定性成為礦井的高效安全生產(chǎn)重要部分[1-2]。伴隨著礦井地質(zhì)條件不斷復(fù)雜化，為保證采掘過程中的正常安全生產(chǎn)，巷道支護(hù)是否可靠變得尤為關(guān)鍵[2-3]。本文基于S6-10工作面實(shí)際地質(zhì)情況，找到巷道支護(hù)控制技術(shù)的難題，為接續(xù)工作面的巷道支護(hù)提供借鑒和指導(dǎo)。

1 概況

常村礦主要開采煤層為3#煤，平均埋深約500m，煤層傾角平均5°，賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，平均厚度為6.53m。煤層之上依次為7.6m的砂質(zhì)泥巖、4.7m的細(xì)砂巖，煤層之下依次為2.8m的砂質(zhì)泥巖、5.0m的細(xì)砂巖。S6-11綜放工作面傾向長度為200m，推進(jìn)長度為1006m。S6-11回風(fēng)巷和S6-11采空區(qū)的煤柱寬度為20m。如圖1所示。

圖1 工作面布置圖

原S6-10回風(fēng)巷平巷設(shè)計(jì)巷道寬度4.0m，高度2.8m，面積11.2m2，采用錨桿索聯(lián)合支護(hù)，頂板5根Φ20mm、2.0m長錨桿垂直巷道頂板，間距0.8m，排距1m；巷道頂板中間打設(shè)一根 錨 索 Φ17.6mm ×7500mm， 排 距 1000mm；巷幫各打設(shè)3根Φ20mm×2400mm錨桿，間排距為700mm×1000mm；兩幫中部各打設(shè)一根Φ17.6mm×5500mm錨索，排距1000mm，如圖2所示。頂板和兩幫均掛單層10#鉛絲經(jīng)緯網(wǎng)。

圖2 回風(fēng)平巷支護(hù)平面圖

2 巷道破壞過程分析

一般而言，巷道在掘巷時(shí)，頂煤處于壓縮狀態(tài)，若不能保證及時(shí)有效的支護(hù)，巷道頂板將會(huì)下沉，并形成網(wǎng)兜狀墜包。而此時(shí)上覆巖層的載荷轉(zhuǎn)移到兩側(cè)煤幫之上，造成巷道內(nèi)兩幫收斂現(xiàn)象明顯，造成片幫和膨出現(xiàn)象。同時(shí)，由于底板無支護(hù)，在垂直應(yīng)力影響下發(fā)生底鼓現(xiàn)象。

根據(jù)S6-10工作面現(xiàn)場實(shí)測分析，巷道破壞主要表現(xiàn)為：巷道兩側(cè)底角鼓起→巷道兩側(cè)頂角下垂→巷道兩幫突出→巷道圍巖整體失穩(wěn)。

在S6-10工作面回采過程中， S6-10回風(fēng)巷圍巖變形控制非常差，圍巖變形嚴(yán)重，如圖3所示。分析其原因，主要為：

（1）巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)不合理。S6-10回風(fēng)平巷約有3.7m的軟弱煤體存在，而錨桿支護(hù)不能較好的形成壓縮拱來約束松散的頂煤，,單一錨索懸吊在穩(wěn)定巖層中，不能形成一個(gè)完整的支護(hù)體系。

（2）兩幫煤體控制技術(shù)方案設(shè)計(jì)不合理。表現(xiàn)為：① 幫部最上錨桿與頂板距離過大，上幫整體向巷道內(nèi)位移；② 下幫錨桿與底板距離過大，造成下幫向巷道內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈位移，引起底鼓。

圖3 巷道變形情況

3 支護(hù)方案優(yōu)化

針對S6-10工作面遇到的厚煤層圍巖控制問題，決定采用鋼鉸線預(yù)拉力桁架技術(shù)，防止巷道頂煤垮落和限制頂板位移變形，如圖4所示。

（1）巷道頂板支護(hù)

錨桿支護(hù)：采用Ф20mm×2.4m全長錨固左旋螺紋鋼錨桿，每排布置6根，其間排距為700mm×800mm。

錨索支護(hù)：采用Ф17.8mm×7.3m的小孔徑鋼絞線錨索，每排布置2根，其間排距2000mm×2400mm。每排的錨索與18號槽鋼連接，布置在兩排錨桿之間。

桁架錨索支護(hù)：采用Ф17.8mm×7.3m鋼絞線錨索，每排布置2根，與頂板垂直方向夾角為30°，間排距3500mm×2400mm。同時(shí)每排錨索以錨桿支護(hù)的M型鋼帶為基底，錨索之間用桁架連接器連接。桁架錨索替代錨桿支護(hù)中兩邊角的垂直錨桿。

（2）巷道兩幫支護(hù)

錨桿支護(hù)：采用Ф20mm×2.4m全長錨固左旋螺紋鋼錨桿，每排布置4根，其間排距為800mm×800mm。

桁架錨索支護(hù)：采用Ф17.8mm×7.3m鋼絞線錨索，每排布置2根，與兩幫垂直方向夾角為30°，其間排距2400mm×1600mm。同時(shí)每排錨索以錨桿支護(hù)的M型鋼帶為基底，錨索之間用桁架連接器連接。桁架錨索替代錨桿支護(hù)中兩邊角的垂直錨桿。

圖4 S6-11支護(hù)方案

4 現(xiàn)場實(shí)測

S6-11回風(fēng)巷斷面位移觀測采用十字布點(diǎn)法，距工作面120m范圍內(nèi)布置測點(diǎn)，得到S6-11回風(fēng)巷頂?shù)装逡平亢蛢蓭鸵平侩S工作面推進(jìn)距離變化，如圖5所示。

（1）隨著回采工作面的推進(jìn)，回風(fēng)巷超前影響范圍約為110m。

圖5 S6-11回風(fēng)平巷巷道移進(jìn)量

（2）在工作面端尾位置巷道的變形量最大，其中頂?shù)装逑鄬σ平孔畲鬄?20mm，兩幫移近量最大值為150mm。

（3）巷道頂?shù)装逶诰嚯x工作面0～60m范圍內(nèi)巷道變形量逐步減緩，在61～110m范圍內(nèi)整體變形量基本保持不變。

5 結(jié)論

S6-11回風(fēng)巷道采用錨桿支護(hù)+小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索+桁架錨索新型聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，用十字布點(diǎn)法現(xiàn)場實(shí)測巷道頂?shù)装逑鄬σ平亢蛢蓭拖鄬σ平浚荚谙锏雷冃卧试S范圍內(nèi)，符合礦井正常的安全生產(chǎn)需要。