綜采工作面巷道頂板離層原因分析及處理方法

任兔兒

(汾西礦業(yè)高陽煤礦，山西 孝義 032300)

1 工作面概述

3215工作面井下位于三采區(qū)北翼，東面為3213工作面(已采)，南面為三采區(qū)總回風大巷、總軌道大巷皮帶大巷，西面為3217工作面(已掘)，上下部煤層均未開采。3215工作面一切眼傾斜長度160 m,可采長度98 m；一切眼與二切眼對接后傾斜長度190 m ,可采長度1 650 m。地面標高為+1 535 m～+1 364 m，井下標高為+714 m～+786 m，上覆巖層厚度為659 m～791 m。

3215運巷沿2#煤層頂板掘進，2#煤層平均厚1.8 m，平均傾角7°，煤層頂?shù)装迩闆r見表1。

表1 3215運巷頂?shù)装迩闆r說明表

3215高抽巷于3215運巷700 m處以45°方位角開口后以0°方位角掘進，該巷道位于3215運巷東側(cè)，與3215運巷水平間距為30 m，層間距為25 m～30 m。

30219材巷沿2#煤底板掘進，2#煤位于山西組上部， 2#煤層上10 m左右，煤厚在0.7 m～1.2 m,是井田較穩(wěn)定地段，煤層結(jié)構(gòu)簡單，無夾矸，工作面大部分穩(wěn)定可采，黑色，屬中灰、低中硫的瘦煤、焦煤，煤層傾角為2°～8°，平均傾角6°。該巷道位于3215運巷西側(cè)，與3215運巷水平間距為60 m，層間距為10 m左右。

2 3215運巷掘進期間支護方式

3215運巷掘進期間，永久支護采用錨桿+金屬網(wǎng)+W鋼帶+錨索的聯(lián)合支護方式。

頂錨桿：0～1 200 m區(qū)段內(nèi)，采用Φ20 mm×2 200 mm的左旋螺紋鋼錨桿，間排距790 mm×800 mm，每排7根；1 200 m～1 750 m區(qū)段內(nèi)，采用Φ22 mm×2 400 mm的左旋螺紋鋼錨桿，間排距790 mm×800 mm，每排7根。

幫錨桿：采用Φ20 mm×2 200 mm的左旋螺紋鋼錨桿，第一根幫錨桿距頂板300 mm，以下幫錨桿間距為800 mm，排距為800 mm，兩幫共計8根。

頂錨索：采用Φ21.6 mm×7 300 mm的鋼絞線錨索，排距為1 600 mm，0～600 m區(qū)段內(nèi)，每排3根，600 m～1 750 m區(qū)段內(nèi)，每排4根。

幫錨索：0～520 m區(qū)段內(nèi)，采用Φ21.6 mm×5 300 mm的鋼絞線錨索，間距3 200 mm，距巷道頂板為1 500 mm，兩幫共計2根，520 m～1 750 m區(qū)段內(nèi)，取消幫錨索支護。

3 3215運巷頂板出現(xiàn)的問題及原因分析

3.1 3215運巷頂板出現(xiàn)的問題

1) 在掘進3215高抽巷期間，發(fā)現(xiàn)3215運巷900 m～1 200 m處個別地段頂板來壓強烈。

2) 3215運巷400 m～650 m處頂板來壓強烈，局部地段有錨索拉斷現(xiàn)象，故對此地段進行補強支護。

3) 經(jīng)現(xiàn)場統(tǒng)計，3215運巷400 m～1 200 m區(qū)段內(nèi)，共計損壞的錨桿149根，錨索56根，錨桿測力計讀數(shù)：500 m處15 MPa，700 m處16.2 MPa，1 200 m處25 MPa。

3.2 原因分析

1) 在3215運巷700 m～1 200 m區(qū)段內(nèi)，位于白草溝梁下部，上覆巖層最厚處達791 m，同時處于背斜與巷道斜交的軸部，由于巖層受力擠壓，應力較大，導致頂板破碎。

2) 在3215運巷1 300 m～1 400 m區(qū)段內(nèi)，處于向斜與巷道斜交的軸部，頂板壓力較大。

3) 3215運巷沿走向布置，該地段節(jié)理較發(fā)育，節(jié)理的走向與巷道方向基本平行，導致巷道頂板壓力較大。

4) 3215運巷350 m～550 m區(qū)段內(nèi)，巷道破頂掘進，破壞原巖應力分布情況，頂板出現(xiàn)離層，離層量為70 mm，650 m處離層量最大為86 mm，同時，300 m～700 m區(qū)段內(nèi)發(fā)現(xiàn)頂板下沉，兩幫有壓酥現(xiàn)象，經(jīng)現(xiàn)場統(tǒng)計，頂板下沉量為150 mm～200 mm，底鼓量為200 mm～500 mm。

5) 3215運巷710 m～760 m區(qū)段內(nèi)，受3215高抽巷與30219材巷掘進的多次擾動，使3215運巷頂板巖層中產(chǎn)生裂隙，加之3215運巷與30219材巷交叉處層間距小(6.3 m～6.7 m)，致使裂隙向30219材巷導通，3215運巷交叉處西側(cè)頂板出現(xiàn)臺階下沉(最大200 mm)。

4 3215運巷補強支護措施

1) 對巷道原錨索支護失效地段在旁邊進行補打錨索補強支護。

2) 對3215運巷900 m～1 200 m范圍內(nèi)進行補打錨索加強支護，原巷道錨索布置形式為“4-0-4-0”，補打錨索后呈“4-3-4-3”布置。

3) 對3215運巷400 m～650 m范圍內(nèi)進行補打錨索加強支護，在每排錨索中間施工一根錨索，此區(qū)段內(nèi)錨索原來的布置形式為“3-0-3-0”，補打后呈“3-1-3-1”布置，并對3215運巷進行架棚支護，采用3 600 mm的π梁配合單體液壓支柱呈“一梁三柱”進行補強支護，所架設棚子順巷道一排支護。

4) 錨索采用Φ21.6 mm×7 300 mm鋼絞線錨索，錨索鋼板采用Φ=16 mm 的鋼板制作，鋼板規(guī)格Φ16 mm×285×285 mm，錨索安裝三支錨固劑,一支K2355型(在上)、二支Z2355型(在下)，錨索外露長度不大于250 mm，錨索預緊力196 kN～344.96 kN，錨固力355.74 kN～444.92 kN。

5 礦壓觀測及效果分析

5.1 觀測內(nèi)容

1) 觀測錨桿測力計讀數(shù)。對3215運巷每個50 m安裝的錨桿測力計讀數(shù)進行觀測，掌握巷道頂板壓力大小。

2) 觀測巷道斷面收縮量。采用十字布點法，觀測巷道頂?shù)装逡平亢蛢蓭褪湛s量。

3) 觀測頂板離層儀讀數(shù)，對3215運巷每個50 m安裝的錨桿測力計讀數(shù)進行觀測，掌握巷道頂板離層情況。

5.2 效果分析

通過對3215運巷進行礦壓觀測，尤其是頂板離層、礦壓顯現(xiàn)地段進行觀測，得到以下結(jié)果。

1) 巷道錨桿測力計讀數(shù)維持在500 m處16 MPa，700 m處17.4 MPa，1 200 m處25 MPa。

2) 巷道頂?shù)装逡平孔畲鬄?00 mm，平均在175 mm左右，兩幫移近量最大為230 mm，平均為195 mm，巷道變形得到控制。

3) 3215運巷離層儀讀數(shù)增長值維持在10 mm～20 mm之間，巷道未發(fā)生明顯的離層現(xiàn)象。

6 結(jié)語

通過介紹3215運巷的頂?shù)装迩闆r及周邊巷道的空間位置關(guān)系，從地質(zhì)構(gòu)造、采動影響等方面分析了3215運巷頂板離層的原因，并對礦壓顯現(xiàn)明顯地段提出了專項的補強支護技術(shù)措施，最后通過現(xiàn)場的礦壓觀測證明巷道補強支護有效，將巷道斷面收縮量控制在一定范圍內(nèi)，保證了工作面安全生產(chǎn)。