深部軟巖煤巷預留底煤掘進技術(shù)研究及應用

柳江潤

摘要：針對目前煤炭市場產(chǎn)能過剩，商品煤價格下探，深部軟巖巷道的支護成本已成為當前各礦井重點關(guān)注的對象，在保證巷道支護強度的前提下，徐州礦務集團公司新安煤礦集中軌道巷煤巷掘進過程中采用預留底煤掘進法，延緩了巷道底板大變形，強修護現(xiàn)象。采用理論分析、井下實測礦壓對比分析了采用相同支護方式不同掘進條件下巷道圍巖變形情況，首次在新安礦集中軌道巷進行了掘進實驗，取得了較好的煤巷掘進效果。并給企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：軟巖巷道；預留底煤；大變形；實測礦壓

中圖分類號：TD353 [文獻標示碼 ]A

1 前言

隨著我國煤炭資源的大規(guī)模開采，淺部資源日益枯竭，我國很多礦井進入深部開采狀態(tài)，深部巷道所處的“高地應力、高地溫、高滲透壓和強烈采掘擾動影響”復雜環(huán)境[1]，造成各礦井支護成本升高。在目前各礦區(qū)開采過程中，深部軟巖巷道的支護與修護成本成為當前煤炭市場環(huán)境下，各煤炭生產(chǎn)單位關(guān)注的重點。

本文針對徐州礦務集團公司新安礦井下支護情況，采用理論分析、井下實測礦壓對比分析了采用相同支護方式不同掘進條件下巷道圍巖變形情況，首次在新安礦集中軌道巷進行了掘進實驗，取得了較好的煤巷掘進效果。

2 工程概況

新安煤礦采用主、副、風井三立井單一水平開拓，礦井工業(yè)場地標高為+1255 m，井底車場水平為 + 535m，開拓巷道埋深 700 ～ 1 000 m，屬于深部開采。集中軌道巷布置在4煤中，平均煤厚3.5m，巷道跟煤層頂?shù)装寰蜻M，掘進巷道圍巖主要由炭質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)膠結(jié)的砂巖等組成，圍巖極為松軟破碎，整體性差，承載能力低，遇水易泥化，屬于典型的極軟巖范疇。煤巷掘進期間由于巷道底板為碳質(zhì)泥巖，大部分巷道施工不到一個月即變形顯現(xiàn)明顯，局部巷道收斂變形達到1500 mm。巷道維護異常困難，返修量劇增，投入劇增，部分巷道經(jīng)數(shù)次返修后仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)。極軟巖大變形巷道掘進期間后路巷道修護已嚴重影響了本礦的正常生產(chǎn)。

3 礦壓顯現(xiàn)特點

根據(jù)對集中軌道巷72天礦壓觀測及現(xiàn)場顯現(xiàn)特點觀察結(jié)果， 可以得到以下結(jié)論：

（1）巷道圍巖在全斷面內(nèi)出現(xiàn)了不同程度的變形和破壞， 拱頂下沉、底臌和兩幫內(nèi)擠均有劇烈顯現(xiàn)，如圖表一所示。

（2）巷道圍巖變形量大、速度快、持續(xù)時間長。巷道掘進期間迎頭50m范圍內(nèi)，每天變形速度為20 ～ 40 mm，變形持續(xù)時間一般在1 ～ 2 個月； 圍巖變形量一般為1000～ 2000 mm，甚至更大。

（3）頂板淋水段巷道圍巖變形極大，巷道變形破壞時，錨網(wǎng)開裂，錨索被拉斷； 經(jīng)過修復后，頂板變形趨緩，底板仍不能保持長時間的穩(wěn)定，需反復修護才能滿足生產(chǎn)需要。

4 巷道掘進試驗

4.1 試驗巷道概況

集中軌道巷設(shè)計長度220m，埋深約 820 m，布置在4煤中，跟4煤頂?shù)装寰蜻M。巷道設(shè)計斷面為半圓拱形，斷面凈尺寸寬 4. 8 m，高 3. 8 m，采用“索網(wǎng)梁”支護方式進行支護。錨索規(guī)格為直徑18. 9 mm，長度兩幫 3. 3 m，頂板 4. 3 m，間排距為800 mm ×800 mm； 錨網(wǎng)采用12#黑絲菱形網(wǎng)； 鋼筋梯子梁采用直徑 12 mm 的圓鋼焊接而成。巷道掘出后，不到 2個月的時間，大部分巷段均出現(xiàn)不同程度的破壞，變形破壞最大處兩幫收斂最大約418 mm，底臌量約2136 mm，頂板下沉約 322 mm，局部地段反復修護依然無法保證穩(wěn)定，嚴重影響了巷道正常掘進。

4.2 掘進方案設(shè)計

根據(jù)集中軌道巷掘進期間巷道底板變形量大問題，經(jīng)過分析主要是4煤底板為碳質(zhì)泥巖，遇水極易泥化變形，變形后經(jīng)反復修護也達不到生產(chǎn)需要；針對這一問題，我公司在集中軌道巷后期掘進中采用預留底煤掘進法掘進，掘進期間巷道破頂1.5-2.0m，留底煤1-1.5m做為巷道底板，杜絕4煤底板直接接觸頂板淋水、防塵水等，延緩巷道底板由于泥化而引起的變形；通過對實驗巷道布點觀測，巷道變形趨于平緩，經(jīng)過1-2次臥底修護，就能滿足生產(chǎn)需要，礦壓數(shù)據(jù)如圖表二所示。

5 結(jié)論

根據(jù)礦壓數(shù)據(jù)顯示跟煤層頂?shù)装寰蜻M期間巷道72天累計底鼓量達2136mm，累計兩幫收斂量418mm，累計頂板下沉量322mm；平均每天底鼓量達30mm，平均每天兩幫收斂量6mm，平均每天頂板下沉量4.5mm。采用預留底煤掘進法巷道72天累計底鼓量966mm，累計兩幫收斂量370mm，累計頂板下沉量145mm；平均每天底鼓量達16mm，平均每天兩幫收斂量6.2mm，平均每天頂板下沉量2.4mm。根據(jù)上述實測礦壓數(shù)據(jù)可知，集中軌道巷跟4煤頂?shù)装寰蜻M期間底鼓明顯，平均每天底鼓量達30mm，需反復修護；采用預留留底煤法掘進期間巷道底鼓平緩，平均每天底鼓量16mm，為原來的二分之一。綜上所述集中軌道巷掘進期間易采用破頂留底煤掘進，可延緩巷道底板變形，減少巷修工程。

（作者單位：甘肅平?jīng)鲂掳裁簶I(yè)有限公司）