岳城煤礦下組煤首采工作面支護(hù)研究

劉 偉

（山西晉能控股煤業(yè)集團(tuán)沁秀公司岳城煤礦， 山西 晉城 048006）

引言

岳城煤礦是沁秀公司主力礦井，隨著開(kāi)采的不斷深入，3 號(hào)煤資源逐漸枯竭，為了有效延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限，并實(shí)現(xiàn)優(yōu)劣資源充分利用，岳城煤礦擬實(shí)施下組煤配采工程，進(jìn)行優(yōu)劣煤層的合理配采。由于首采面為岳城煤礦9 號(hào)煤回采布置的第一個(gè)工作面，首采面順槽巷道支護(hù)設(shè)計(jì)沒(méi)有同類(lèi)型巷道進(jìn)行借鑒，9 號(hào)煤巷道部分區(qū)域沿煤層底板掘進(jìn)，煤層平均厚度為1.0 m 左右，巷道掘進(jìn)斷面為半煤巖巷，頂板以泥巖為主，極易風(fēng)化，巷道掘出后短期內(nèi)便產(chǎn)生大量網(wǎng)兜，十分不利于巷道圍巖穩(wěn)定，岳城煤礦沒(méi)有類(lèi)似巷道的支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，因此對(duì)首采面變形原因進(jìn)行分析，針對(duì)性提出支護(hù)設(shè)計(jì)，解決首采面支護(hù)難題。

1 現(xiàn)場(chǎng)概況

岳城煤礦九一盤(pán)區(qū)首采面埋深約430～540 m，南九一盤(pán)區(qū)回風(fēng)巷和輔運(yùn)巷，上方3 號(hào)煤層位置為1304 工作面采空區(qū)。9 號(hào)煤首采面位于首采盤(pán)區(qū)北翼上部，采用薄煤層走向長(zhǎng)壁綜采采煤法，全部跨落法管理頂板[1]。首采面采用2 條順槽巷道按“一進(jìn)一回，U 型”布置，膠帶進(jìn)風(fēng)順槽、軌道回風(fēng)順槽、工作面切眼均為新掘巷道，沿9 號(hào)煤層底板掘進(jìn)。9 號(hào)煤自燃傾向性等級(jí)為Ⅲ級(jí)，自燃傾向性性質(zhì)為不易自燃；9 號(hào)煤層沒(méi)有煤塵爆炸性。工作面采用矩形斷面，錨網(wǎng)噴+錨索支護(hù)，巷道掘進(jìn)斷面為5.2 m×3.1 m。

2 支護(hù)設(shè)計(jì)

2.1 地質(zhì)力學(xué)測(cè)試

根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要，對(duì)9 號(hào)煤首采面巷道地質(zhì)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。第一測(cè)點(diǎn)地應(yīng)力量值屬于高應(yīng)力區(qū)范圍內(nèi)，但量值偏低；其余測(cè)點(diǎn)地應(yīng)力量值均屬于中等應(yīng)力區(qū)[2]。綜合劃分測(cè)試區(qū)域地應(yīng)力場(chǎng)在量值上應(yīng)屬于中等應(yīng)力值區(qū)域。四組測(cè)點(diǎn)最大水平主應(yīng)力方向分別為N56.7°W、N59.5°W、N49.3°W和N79.6°W，為NWW 方向，方向一致性好。頂板上部10 m 范圍內(nèi)圍巖強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)差異很大，局部區(qū)域巖芯采取率較低，圍巖破碎，屬于復(fù)合頂板[3]。膠帶進(jìn)風(fēng)順槽130 m 處頂板淺部3 m 范圍內(nèi)巖性較差，致使頂板易出現(xiàn)淺部離層，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)抓好該區(qū)域的支護(hù)。

2.2 順槽巷道設(shè)計(jì)

順槽巷道支護(hù)設(shè)計(jì)如圖1、圖2 所示：

圖1 順槽巷道頂板支護(hù)（單位：mm）

圖2 順槽巷道兩幫支護(hù)（單位：mm）

如圖1，圖2 所示，頂板支護(hù)為鋼棒和錨索聯(lián)合支護(hù)，其中錨桿采用MSGLW-500 22/2400 的左旋無(wú)縱筋螺紋鋼筋，排距1 000 mm，每排5 根，間距900 mm，垂直頂板打設(shè)，錨索采用SKP22-1/1770-8400型高強(qiáng)度礦用鋼絞線(xiàn)錨索，布置方式為1-0-1 布置，排距2 000 mm，沿巷道中線(xiàn)垂直頂板巖層打設(shè)錨索；錨固劑采用1 支MSK2335 和2 支MSZ2360 樹(shù)脂錨固劑加長(zhǎng)預(yù)緊錨固。鉆頭直徑Φ30 mm，錨固長(zhǎng)度1 971 mm。

幫部支護(hù)采用MSGLW-500 22/2400 型左旋無(wú)縱筋螺紋鋼筋，排距為1 000 mm，每幫每排3 根錨桿，錨桿間距為900 mm，距頂、底板分別為300 mm、300 mm，垂直巷幫打設(shè)，采用2 支樹(shù)脂錨固劑，1 支規(guī)格為MSK2335，另1 支規(guī)格為MSZ2360。鉆頭直徑Φ30 mm，錨固長(zhǎng)度為1 208 mm，錨固力不小于150 kN。

2.3 工作面切眼支護(hù)設(shè)計(jì)

工作面切眼為6.2 m×2.1 m 的矩形斷面，巷道沿9 號(hào)煤層頂板掘進(jìn)，分次成巷。其支護(hù)設(shè)計(jì)如圖3，圖4，圖5 所示：

圖3 切眼頂板支護(hù)（單位：mm）

圖4 切眼巷幫支護(hù)（開(kāi)采側(cè)）（單位：mm）

圖5 切眼巷幫支護(hù)（非開(kāi)采側(cè)）（單位：mm）

如圖，頂板支護(hù)錨桿采用MSGLW-500 22/2400型左旋無(wú)縱筋螺紋鋼筋，排距800 mm，每排8 根錨桿，首次成巷時(shí)錨桿間距800 mm，二次擴(kuò)幫時(shí)錨桿間距 800 mm， 垂直頂板打設(shè)。 錨索采用SKP22-1/1770-8400 的高強(qiáng)度礦用鋼絞線(xiàn)錨索，首次成巷時(shí)沿巷道中間打設(shè)錨索，1-1 布置，距外幫1 500 mm；二次擴(kuò)幫時(shí)2-2 布置，錨索間距1 600 mm，距外幫1 500 mm。排距1 600 mm，垂直頂板巖層打設(shè)。

幫補(bǔ)支護(hù)時(shí)，非開(kāi)采側(cè)幫支護(hù)錨桿采用MSGLW-500 22/2400 的左旋無(wú)縱筋螺紋鋼筋，排距800 mm，每幫每排3 根錨桿，錨桿間距700 mm，距頂、底板分別為300 mm、400 mm，垂直巷幫打設(shè)；開(kāi)采側(cè)幫支護(hù)錨桿采用MGSC-20/24F 的高強(qiáng)度玻纖樹(shù)脂錨桿，排距800 mm，每幫每排3 根錨桿，錨桿間距700 mm，距頂、底板分別為300 mm、400 mm，垂直巷幫打設(shè)，采用2.1 m×1.0 m 塑料網(wǎng)護(hù)表。

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

分別在巷道開(kāi)口200 m 處、切眼50 m 處安設(shè)表面位移測(cè)站，對(duì)巷道頂?shù)装搴蛢蓭蛶r移變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，得監(jiān)測(cè)變化曲線(xiàn)，如圖6、圖7 所示。

由圖6、圖7 監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)可知：巷道開(kāi)口200 處測(cè)站巷道頂?shù)滓平孔畲鬄?4 mm，為巷道初始高度的3.4%，其中頂板下沉7 mm，底鼓量87 mm，巷道兩幫移近量最大為160 mm，為初始巷道兩幫寬度的3.6%；巷道切眼處測(cè)站巷道頂?shù)滓平孔畲鬄?1 mm，為巷道初始高度的3.3%，其中頂板下沉6 mm，底鼓量85 mm，巷道兩幫移近量最大為153 mm，為初始巷道兩幫寬度的3.3%。

圖6 巷道開(kāi)口200 m 處測(cè)站監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)

圖7 巷道切眼處測(cè)站監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)

4 結(jié)論

綜上可知，巷道支護(hù)完成后，巷道頂?shù)装遄兓亢蛢蓭鸵七M(jìn)量均在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)，巷道圍巖保持了很好的完整性，提供的支護(hù)參數(shù)能滿(mǎn)足生產(chǎn)和安全要求，為下一步工作面延伸提供了數(shù)據(jù)支撐。