沿空掘巷錨梁網(wǎng)組合支護(hù)技術(shù)研究

文/許成富

（作者系河南焦煤集團(tuán)鑫珠春公司董事長、 黨委書記、總經(jīng)理）

朱村礦21 區(qū)軌道煤柱工作面回采巷采用沿空掘巷，巷道圍巖破碎且不穩(wěn)定，從而提出了巷道錨梁網(wǎng)支護(hù)技術(shù)。 通過現(xiàn)場試驗(yàn)，表明該支護(hù)技術(shù)可以有效控制圍巖變形， 具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，值得推廣應(yīng)用。

一、工程概況

朱村礦21 區(qū)軌道煤柱工作面開采二1 煤層，煤層賦存穩(wěn)定，平均傾角10°，平均煤厚5.0m。其直接頂厚3～7m，平均厚5m，為泥質(zhì)粉砂巖，層理一般不發(fā)育，有較好的完整性。 基本頂厚6～13m，平均厚8m，為中細(xì)砂巖。 底板為厚0.8m 的泥質(zhì)粉砂巖及厚2.1m 的細(xì)砂巖。21 區(qū)軌道煤柱工作面位于21 區(qū)軌道上半段，西部為井底水倉以及主副井筒，西南部為2102 區(qū)段采空區(qū)， 東北部為2101 區(qū)段采空區(qū)，東南部為2103 區(qū)段采空區(qū)。 工作面走向長約120m，傾斜長約150m，且工作面運(yùn)輸巷和運(yùn)料巷均為沿空掘巷，煤柱帶寬2m。 經(jīng)過測算，此兩個區(qū)段巷道為Ⅳ類回采巷道，即：巷道圍巖破碎且不穩(wěn)定，預(yù)計巷道變形量大。

朱村礦工作面回采巷道一般采用礦工鋼棚支護(hù)， 但為了進(jìn)行Ⅳ類回采巷道錨梁網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的研究，掌握其圍巖變形規(guī)律，因此在21 區(qū)軌道煤柱工作面運(yùn)料巷布置了錨梁網(wǎng)支護(hù)試驗(yàn)段， 共計75m，余下的仍采用礦工鋼棚支護(hù)，并且在巷道中設(shè)立了1、2 兩個觀測站進(jìn)行效果觀測。

二、21 區(qū)軌道煤柱工作面運(yùn)料巷錨梁網(wǎng)組合支護(hù)設(shè)計

21 區(qū)軌道煤柱工作面運(yùn)料巷為斜矩形斷面，巷道斷面寬×中高＝4.5×3.5m， 斷面面積15.5～18.5m2，煤柱寬度2m。

頂?shù)装逯ёo(hù)： 設(shè)計選用AS 鋼制Φ14mmH 型桿體可拉伸錨桿， 長1850mm， 間排距700mm×700mm，每排7 根錨桿，每個鉆孔采用樹脂藥卷2卷端頭錨固。 為提高穩(wěn)定性，頂?shù)装迕颗啪釉O(shè)規(guī)格分別為1800mm×50mm×24mm、2600mm×50mm×24mm 的長、短兩根鋼筋梁。 頂?shù)装迕扛饘馘^桿皆使用鋼托盤，規(guī)格為120mm×120mm×8mm，中孔為Φ18mm。

兩幫支護(hù)： 設(shè)計選用規(guī)格為1900mm×48mm×16mm 的竹錨桿，間距600mm、排距600mm，每排7根錨桿，每個鉆孔采用規(guī)格為Φ35×200mm 的快硬膨脹實(shí)心水泥藥卷3 卷端頭錨固。 每根竹錨桿尾部皆采用木托板支托圍巖， 規(guī)格為300mm×200mm×50mm，中孔為Φ35mm。

網(wǎng)：為防止局部圍巖及煤幫片幫，頂板及兩幫均采用金屬網(wǎng)滿護(hù)。 網(wǎng)采用片網(wǎng)，頂、幫分開使用，網(wǎng)片之間搭接寬度為100mm，每隔300mm 使用18號鐵絲連結(jié)好。

三、巷道支護(hù)效果分析

1.測站布置

第1、 第2 測站分別布置在21 區(qū)軌道煤柱工作面距開切眼115m、40m 處進(jìn)行巷道變形觀測，以達(dá)到對比分析的目的。 第一測站的巷道2011 年7月14 日掘進(jìn)， 于7 月17 日建立， 回采工作面于2012 年6 月9 日到達(dá)第1 測站位置， 測站于6 月6 日停止工作，共計服務(wù)320 天。 第二測站的巷道于2011 年7 月22 日掘進(jìn)， 于8 月13 日建 立，2012 年4 月12 日停止工作，共計服務(wù)245 天。

經(jīng)過相關(guān)觀測數(shù)據(jù)的整理， 得到巷道表面的變形曲線，如圖1、2、3、4，分別為兩個測站的頂?shù)装逡苿忧€和兩幫移動曲線。

圖1 測站1 的頂?shù)装逡平€

圖2 測站2 的頂?shù)装逡平€

圖3 測站1 的兩幫移近曲線

圖4 測站2 的兩幫移近曲線

2.觀測結(jié)果分析

（1）21 區(qū)軌道煤柱工作面運(yùn)料巷的測站2 在整個服務(wù)期245 天內(nèi)，經(jīng)歷了掘進(jìn)影響期、掘后穩(wěn)定期、采動影響期三個階段。 錨梁網(wǎng)支護(hù)段測站2的頂?shù)装逑鄬σ平偭抗灿?12mm， 其中底鼓量為304mm，頂板下沉量是208mm，分別是礦工鋼支護(hù)段測站1 的69.2%、66.1%、74.3%； 其兩幫相對移近總量共計489mm，其中靠采空區(qū)側(cè)幫（下幫）的移近量為269mm，靠煤柱側(cè)幫（上幫）的移近量是220mm，分別為礦工鋼支護(hù)段測站1 的56.9%、51.7%、64.7%。

（2）掘進(jìn)影響期

此階段錨梁網(wǎng)支護(hù)段，頂?shù)装逑鄬σ平?、底鼓量?頂板下沉量分別為礦工鋼支護(hù)段的71.3%、68.7%、76.2%；兩幫相對移近量、下幫移近量、上幫移近量分別為礦工支護(hù)段的63.5%、58.6%、68.3%。

此外掘進(jìn)影響期的長短受不同支護(hù)方式的直接影響，礦工鋼支護(hù)的掘進(jìn)影響期為28 天，錨梁網(wǎng)支護(hù)為23 天，減少了5 天。

（3）掘后穩(wěn)定期

此階段錨梁網(wǎng)支護(hù)段，頂?shù)装逑鄬σ平?、底鼓量?頂板下沉量分別為礦工鋼支護(hù)段的94.2%、92.7%、99.5%；兩幫相對移近量、下幫移近量、上幫移近量分別為礦工支護(hù)段的96.9%、101.4%、92.1%。從整體上來看，在掘巷后的圍巖穩(wěn)定期間兩種支護(hù)方式的圍巖變形量基本相等。

（4）采動影響期

由于回采工作面前方移動支承壓力的影響，巷道圍巖應(yīng)力升高，在此期間， 不同的支護(hù)方式產(chǎn)生不同的支護(hù)效果。

此階段錨梁網(wǎng)支護(hù)段， 頂?shù)装逑鄬σ平俊⒌坠牧?、頂板下沉量分別為礦工鋼支護(hù)段的60.6% 、58.3%、62.1%； 兩幫相對移近量、下幫移近量、 上幫移近量分別為礦工鋼支護(hù)段的54.2%、57.9%、53.8%。

四、結(jié)論

1.朱村礦21 區(qū)軌道煤柱工作面運(yùn)料巷的錨梁網(wǎng)組合支護(hù)工程試驗(yàn)的成功表明： 對于沿空掘巷條件下的Ⅳ類回采巷道的圍巖變形和底鼓， 選用錨梁網(wǎng)支護(hù)型式更合理、經(jīng)濟(jì)。

2. 沿空掘巷的錨梁網(wǎng)支護(hù)是一種主動的支護(hù)形式，它能夠減小掘進(jìn)和回采動壓帶來的頂板及煤壁變形量， 也能夠極大改善巷道支護(hù)的力學(xué)性質(zhì)，同時還可以減少巷道在服務(wù)期間的維護(hù)工程量。