綜采工作面沿空巷道超前支護(hù)設(shè)計(jì)方案改進(jìn)

殷 炬 鄭成明 王緒奎

（濟(jì)寧礦業(yè)集團(tuán)有限公司霄云煤礦，山東 金鄉(xiāng) 272213）

霄云煤礦1308工作面北鄰1306工作面采空區(qū)，1308皮順沿空掘進(jìn)，留設(shè)4.5m寬區(qū)段煤柱。工作面回采期間，皮順由于受1306采空區(qū)及本工作面超前壓力疊加影響，其超前支護(hù)40m范圍內(nèi)礦壓顯現(xiàn)明顯，圍巖變形嚴(yán)重。原皮順超前設(shè)計(jì)采用7組邁步式超前支架配合單體聯(lián)合支護(hù)，支護(hù)距離25m，現(xiàn)場(chǎng)情況證明該超前支護(hù)強(qiáng)度已不能滿足要求。為了加強(qiáng)對(duì)皮順端頭及超前范圍內(nèi)的頂板管理，有效控制圍巖變形，需對(duì)超前支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 巷道失穩(wěn)原因分析

（1）皮順為沿空留巷，礦壓較大；

（2）巷道幫部網(wǎng)子銹蝕嚴(yán)重，出現(xiàn)折幫、網(wǎng)子脫落情況，小煤柱支承強(qiáng)度明顯降低；

（3）1308工作面面長(zhǎng)220m，推進(jìn)速度慢，超前支護(hù)段出現(xiàn)明顯蠕變特征；

（4）超前20m范圍內(nèi)采用邁步式超前液壓支架支護(hù)，但由于疏于維護(hù)，液壓系統(tǒng)漏竄液嚴(yán)重，支架工作狀態(tài)不佳；

（5）皮順設(shè)備配置中未考慮巷道變形，造成巷道設(shè)計(jì)斷面較小，永久支護(hù)不科學(xué)。

2 支護(hù)方案優(yōu)化

2.1 區(qū)段煤柱加固

（1）對(duì)皮順沿空側(cè)區(qū)段煤柱進(jìn)行注漿加固，改善煤壁條件。沿順槽方向每2m一排施工兩個(gè)注漿孔，孔深1.5m，上孔距頂板0.5m，下孔距底板1m，每個(gè)孔注射4～6桶浮固德無機(jī)高分子材料，以煤壁跑漿為準(zhǔn)。

（2）沿順槽外幫重新敷設(shè)一層金屬經(jīng)緯網(wǎng)，與原網(wǎng)子相連并壓緊，一方面起到護(hù)壁效果，另外在拉移超前支架時(shí)避免撕裂網(wǎng)子。

2.2 超前擴(kuò)幫、臥底

（1）對(duì)巷道上幫進(jìn)行擴(kuò)幫處理，擴(kuò)幫寬度1.2m，擴(kuò)幫后確保巷道總凈寬不低于5.6m，擴(kuò)幫后使用錨網(wǎng)（頂部施工2棵錨桿，幫部施工4棵錨桿，間排距800mm×800mm，錨桿采用Ф20×2400mm高強(qiáng)螺紋細(xì)絲鋼筋錨桿，每棵錨桿均使用2支MSK2550樹脂錨固劑）+單體支柱聯(lián)合支護(hù)。

（2）在巷中補(bǔ)打一排錨索加強(qiáng)支護(hù)（巷道原有2排錨索支護(hù)），錨索選用Φ17.8×8000mm鋼絞線，間距2m，每2棵為一組使用12#槽鋼制作的錨索梁壓接。

（3）皮順全面臥底，其中轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭向外保證巷道高度不低于3.5m，保證底板平整，不留舌根，超前范圍內(nèi)最低高度不低于2.2m，每班安排專人清挖超前支架底座和轉(zhuǎn)載機(jī)起坡段浮煤。

2.3 超前支護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化

（1）皮順超前支護(hù)段增加至60m，共分為三個(gè)區(qū)域，即超前支架外緣至超前段60m范圍內(nèi)為Ⅰ區(qū)域（約30m），超前支架支護(hù)段為Ⅱ區(qū)域（4組邁步式超前支架長(zhǎng)度，26m），自關(guān)門支護(hù)向外至下路超前支架里側(cè)為Ⅲ區(qū)域（其中煤壁至Ⅱ區(qū)域邊界1.9～3.5m，共有2刀煤活動(dòng)范圍），見圖1。

圖1 1308工作面膠帶順槽超前支護(hù)示意圖

（2）Ⅰ區(qū)域采取單體配合工字鋼架棚支護(hù)，棚梁選用4.7m長(zhǎng)工字鋼，同起四架棚，排距0.7m，一梁三柱。架棚要緊跟臥底區(qū)域，架設(shè)平棚，傾斜頂板使用木料襯平。Ⅱ區(qū)域采取單體工字鋼棚+超前支架聯(lián)合支護(hù)，隨拉移超前支架保留工字鋼梁及上幫單體不回撤，回撤中路和下路單體，超前支架支撐工字鋼假頂維護(hù)頂板；第7架超前支架支撐范圍內(nèi)工字鋼梁增設(shè)中路單體加強(qiáng)支護(hù)。Ⅲ區(qū)域恢復(fù)原架棚支護(hù)形式，在中路和上路分別補(bǔ)單體棚腿，對(duì)應(yīng)過橋處可將中路單體改為上路以保證安全出口暢通。

3 效果

（1）采取以上改進(jìn)措施后，巷道兩幫移近量由原來的最大2.3m控制到不足0.5m，巷道變形得到有效控制，尤其是區(qū)段煤柱通過采取注漿加固措施，在煤壁及網(wǎng)子隔絕空氣后折幫墜網(wǎng)情況大為改善，回采側(cè)煤壁松動(dòng)圈范圍在1.5m以內(nèi)，錨桿錨固在松動(dòng)圈以外，仍然能夠起到很好的錨固效果。

（2）工作面安全生產(chǎn)條件大大好轉(zhuǎn)，安全出口符合標(biāo)準(zhǔn)要求，顯著減少皮順作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，皮順人員配置由6人減少到3人，工作面生產(chǎn)組織趨于正常。

（3）皮順優(yōu)化設(shè)計(jì)前，工區(qū)早班組織進(jìn)行皮順超前臥底、拉移超前支架和轉(zhuǎn)載機(jī)，因巷道頂板維護(hù)困難，工作量大，造成早班無法組織生產(chǎn)，每日最多完成2個(gè)循環(huán)進(jìn)尺。作為礦井主采工作面其安全、高效的優(yōu)勢(shì)難以發(fā)揮，各類經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均未達(dá)到預(yù)定要求。通過對(duì)皮順超前支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)改造，工作面日循環(huán)進(jìn)尺3個(gè)以上，月推進(jìn)度60m，月產(chǎn)量6.3萬t，扭轉(zhuǎn)了安全生產(chǎn)的被動(dòng)局面，取得了較好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。