401106采煤工作面回風(fēng)巷圍巖控制技術(shù)實踐

宮東豪 田 鑫 馬向波

（1.陜西彬長胡家河礦業(yè)有限公司，陜西 長武 713600；2.陜西彬長孟村礦業(yè)有限公司，陜西 長武 713600）

1 概況

陜西彬長胡家河礦業(yè)有限公司為沖擊地壓礦井，401106工作面開采4#煤層，煤層均厚23 m。工作面運輸順槽頂板偽頂為厚1.7～2.5 m的砂質(zhì)泥巖，抗壓強度0.6～2.58 MPa；直接頂為厚度10.2～20.0 m中砂巖，抗壓強度6.7～17.2 MPa；底板偽底為厚度0.6 m的泥巖；直接底為厚3～5 m泥巖。工作面北側(cè)為已經(jīng)回采結(jié)束的401105綜采工作面，南側(cè)是正在掘進的401107綜采工作面，西側(cè)是401三條盤區(qū)大巷保護煤柱，東側(cè)是401盤區(qū)和小莊井田邊界煤柱。401106工作面回風(fēng)巷為三心拱形斷面，掘?qū)?.6 m，掘高3.3 m，巷道斷面積為14.74 m2。

2 回風(fēng)巷圍巖破壞特征及原因

（1）回風(fēng)巷頂板圍巖發(fā)生下沉現(xiàn)象，底板出現(xiàn)底鼓，最大頂?shù)装遄冃瘟砍霈F(xiàn)在巷道820 m處可達0.9 m。同時，頂部巷道部分出現(xiàn)網(wǎng)兜現(xiàn)象，部分錨桿被剪切破壞，造成錨桿失效。

（2）回風(fēng)巷兩幫圍巖出現(xiàn)收斂變形，圍巖最大兩幫變形量出現(xiàn)在巷道1100 m處可達1 m。同時，幫部金屬網(wǎng)和錨桿由于應(yīng)力較大被破壞，造成部分錨桿失效，兩幫變形量不斷增大。

根據(jù)401106工作面回風(fēng)巷圍巖變形破壞特征以及現(xiàn)場、地質(zhì)調(diào)研報告等結(jié)果，將圍巖破壞原因歸結(jié)為如下幾點：

（1）由于工作面頂?shù)装鍘r性差，加劇了巷道圍巖變形，巷道偽頂和底板都為泥巖，圍巖抗壓強度低，導(dǎo)致圍巖在應(yīng)力下自身抗壓強度差。

（2）由于礦井為沖擊地壓礦井，圍巖應(yīng)力較高，加劇了巷道圍巖變形量。

（3）原支護方案下，支護參數(shù)及方式不合理導(dǎo)致圍巖變形量增大。原支護方案兩幫采用2.4 m長的錨桿支護，經(jīng)現(xiàn)場觀測起不到很好的效果，加上工作面回風(fēng)巷南側(cè)是正在掘進的401107綜采工作面，兩工作面相鄰施工導(dǎo)致應(yīng)力疊加。

3 支護方案優(yōu)化

針對401106工作面回風(fēng)巷圍巖條件差、應(yīng)力復(fù)雜等情況，對原支護方案進行優(yōu)化，采用全錨索支護方式加強支護，增加巷道圍巖整體抗壓性。頂部長短錨索+兩幫短錨索聯(lián)合支護[1-8]。

（1）頂板支護。使用3700 mm×280 mm×3 mm六孔W鋼帶，鋼帶配套使用Φ15.24 mm×3500 mm鋼絞線錨索及150 mm×150 mm×12 mm碟形托盤，托盤配套使用KM15鎖具，每根錨索使用1支K2360和1支Z2360樹脂錨固劑，單根錨索預(yù)應(yīng)力不小于120 kN（24 MPa）。長錨索采用Φ21.8 mm×7100 mm鋼絞線錨索，間排距1300 mm×800 mm，“4-4”布 置，配 套 使 用300 mm×300 mm×16 mm碟形托盤、KM22鎖具及導(dǎo)向環(huán)，每根錨索使用1支K2360和2支Z2360型樹脂錨固劑，單根錨索預(yù)應(yīng)力不小于200 kN（40 MPa）。錨索外露長150～250 mm。金屬網(wǎng)采用直徑為6 mm的圓鋼制作，網(wǎng)片規(guī)格為900 mm×1700 mm，網(wǎng)孔為100 mm×100 mm，網(wǎng)片搭接100 mm，采用16#雙股鐵絲隔孔綁扎。

（2）兩幫支護。幫部采用錨索配合異形鋼帶及菱形鐵絲網(wǎng)支護。幫部第1、3根錨索規(guī)格為Φ21.8 mm×3500 mm鋼絞線，配套使用300 mm×300 mm×16 mm碟形托盤、KM22鎖具；幫部第2、4根錨索規(guī)格Φ15.24 mm×3500 mm鋼絞線錨索，配套使用180 mm×180 mm×12 mm碟形托盤、KM15鎖具。錨索間排距800 mm×800 mm，兩幫每側(cè)每排布置4根，每側(cè)每排布置2根1000 mm×80 mm×4 mm型兩孔異形鋼帶。每根錨索使用1支K2360和1支Z2360樹脂錨固劑，單根錨索預(yù)應(yīng)力不小于100 kN（20 MPa），錨索外露150～250 mm。網(wǎng)片采用1000 mm×3700 mm菱形鐵絲網(wǎng)，搭接長度100 mm，使用16#雙股鐵絲相連，間距200 mm。圖1和圖2為401106工作面回風(fēng)巷支護斷面和平面圖。

圖1 支護斷面圖

圖2 支護平面圖

4 效果

401106工作面回風(fēng)巷采用全錨索支護方案后，為檢驗其支護效果，選取有代表性圍巖，在回風(fēng)巷內(nèi)布置測點對巷道圍巖頂?shù)装遄冃瘟亢蛢蓭妥冃瘟窟M行監(jiān)測，監(jiān)測周期為36 d，頻率為2 d/次。巷道表面位移監(jiān)測結(jié)果如圖3。

圖3 巷道表面位移監(jiān)測結(jié)果

由圖3可知，巷道圍巖兩幫和頂?shù)装逡平冃瘟吭谥ёo后總體趨于一致，都在1～24 d內(nèi)圍巖變形量呈上升趨勢。根據(jù)兩幫和頂?shù)装逡平俾士芍?～8 d內(nèi)變形速率大，8～24 d變形速率逐漸過緩，24 d變形速率開始趨向于零，說明24 d后兩幫和頂?shù)装逡平冃伍_始趨于穩(wěn)定。兩幫變形量穩(wěn)定在400 mm，頂?shù)装遄冃瘟糠€(wěn)定在380 mm，圍巖兩幫和頂?shù)装遄冃瘟糠謩e為原支護的40%和42.2%。表明該支護方案能夠保障圍巖的穩(wěn)定。