綜采工作面回采巷道維護(hù)技術(shù)研究

郝鵬鵬

（山西汾西正佳煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 臨汾 041300）

引言

巷道是煤炭開(kāi)采、運(yùn)輸、通風(fēng)及行人等的通道，回采巷道受到鄰近采面采空區(qū)側(cè)向應(yīng)力、本工作面超前支承壓力等影響容易出現(xiàn)較大變形，從而給巷道的正常使用帶來(lái)一定影響[1-2]?，F(xiàn)階段眾多學(xué)者對(duì)回采巷道維護(hù)技術(shù)展開(kāi)研究，并提出使用深孔預(yù)裂爆破切頂?shù)确绞角袛噜徑煽諈^(qū)應(yīng)力傳遞路徑，從而降低巷道圍巖變形量；通過(guò)縮小錨網(wǎng)索布置間距增強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度；采用超前支架支護(hù)巷道；通過(guò)注漿加固提高圍巖強(qiáng)度等[3-5]。上述成果為巷道維護(hù)工作開(kāi)展提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)借鑒。山西某礦11207工作面運(yùn)輸巷受到鄰近的11205采空區(qū)頂板垮落影響，巷道圍巖變形嚴(yán)重，其中頂板、煤柱幫變形量分別達(dá)到650 mm、710 mm，巷道已無(wú)法滿足后續(xù)使用需要。為此，礦井提出綜合措施對(duì)回采巷道進(jìn)行維護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)取得較好應(yīng)用效果。

1 工程概況

11207綜采工作面位于二采區(qū)西側(cè)，東部為已回采完畢的11205工作面采空區(qū)，西側(cè)為實(shí)體煤，南側(cè)為采區(qū)運(yùn)輸巷、軌道巷及集中回風(fēng)巷，北側(cè)為DF 201斷層保護(hù)煤柱。采面回采的11號(hào)煤層賦存相對(duì)穩(wěn)定，位于一單斜構(gòu)造背面，煤層傾角均值8°。11號(hào)煤層頂?shù)装鍘r性以泥巖、炭質(zhì)泥巖及粉砂巖為主。

11207工作面設(shè)計(jì)走向、傾向距離分別為1960m、220 m，其中運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷長(zhǎng)度均為2 200 m?；夭上锏涝O(shè)計(jì)斷面均為矩形（凈斷面積為22 m2，巷寬、高分別為5.5 m、4.0 m），使用錨網(wǎng)索+梯子量支護(hù)方式。11207工作面運(yùn)輸巷與鄰近的11205工作面采空區(qū)間留寬度為30 m的護(hù)巷煤柱。受到本工作面采動(dòng)動(dòng)壓及鄰近11205工作面采空區(qū)側(cè)向支撐壓力等綜合影響，11207運(yùn)輸巷圍巖變形嚴(yán)重，從而在一定程度上制約了采面回采效率。

2 回采巷道維護(hù)技術(shù)及維護(hù)效果

2.1 維護(hù)技術(shù)

2.1.1 錨索補(bǔ)強(qiáng)加固

根據(jù)研究分析及11207運(yùn)輸巷圍巖變形特點(diǎn)，巷道出現(xiàn)較大變形的主要原因是應(yīng)力集中、圍巖本身承載能力較低及巷道原有支護(hù)強(qiáng)度不足等。為確保11207運(yùn)輸巷斷面滿足生產(chǎn)需要，提出使用錨索對(duì)巷道頂板、巷幫進(jìn)行加固。具體措施如下：

1）巷道頂板錨索加固措施：巷道頂板補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)使用的錨索規(guī)格為Φ28.6 mm×8 300 mm，并按照間排距2 000 mm×2 000 mm布置，施工完成的錨索拉拔力在375 kN以上。每根錨索配套使用的鋼托盤規(guī)格為300 mm×300 mm×20 mm。通過(guò)托盤將金屬網(wǎng)緊壓至頂板上。

2）巷幫錨索加固措施：巷幫使用“錨索+輸送帶+金屬網(wǎng)”方式進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，具體如圖1所示。巷幫補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)使用的金屬網(wǎng)規(guī)格為2 000 mm×5 500 mm、網(wǎng)孔大小為50 mm×50 mm；巷幫布置的輸送帶（規(guī)格2 500 mm×800 mm）豎向布置，每個(gè)輸送帶使用兩根錨索（規(guī)格Φ22mm×5000mm），按照間排距1800mm×2 000 mm固定。使用錨索將輸送帶緊靠到巷幫上，從而避免巷幫在應(yīng)力作用下出現(xiàn)較大變形。

圖1 巷幫錨索補(bǔ)強(qiáng)加固示意圖（單位：mm）

2.1.2 工字鋼+單體補(bǔ)強(qiáng)加固

在超前采面40 m范圍內(nèi)，使用工字鋼+單體對(duì)運(yùn)輸巷頂板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。頂板布置的工字鋼按照間距1.0 m布置，工字鋼長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定，一個(gè)工字鋼通過(guò)兩根單體支撐。為避免單體下部進(jìn)入巷道底板內(nèi)，需在單體下穿鐵鞋。具體使用的單體支柱型號(hào)為DW40-250/110X，支護(hù)形式如圖2所示。

圖2 工字鋼+單體補(bǔ)強(qiáng)加固示意圖

2.1.3 超前注漿加固

運(yùn)輸巷在工作面采動(dòng)壓力及鄰近采空區(qū)側(cè)向應(yīng)力等作用下圍巖較為破碎，為此在對(duì)巷道進(jìn)行錨網(wǎng)索加固、架棚加固后，可通過(guò)注漿方式提高巷道整體強(qiáng)度及穩(wěn)定性，從而降低后續(xù)圍巖變形量。為減少注漿加固后巷道變形量，提高注漿加固效果，注漿時(shí)在距離采面迎頭50 m以內(nèi)進(jìn)行。為了降低注漿耗時(shí)及難度，本次注漿選用化學(xué)漿液，布置的注漿孔間距為3 m、孔深為3 m，單孔注漿量控制在10～50 kg，注漿點(diǎn)選擇在巷道的頂板及兩肩位置。注漿加固后巷道圍巖強(qiáng)度得以明顯提升。

2.1.4 超前拉架

在對(duì)運(yùn)輸巷進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固后，工作面拉架耗時(shí)長(zhǎng)、拉架過(guò)程中掉落的煤矸石等影響行人正常通行及通風(fēng)等，成為制約采面高效回采的另外一個(gè)重要因素。為了提高工作面推進(jìn)速度，在巷道圍巖條件相對(duì)較好區(qū)域，可使用超前拉架方式提高拉架效率。11207綜采工作面推進(jìn)速度平均為8.0 m/d，超前拉架距離為8.0 m。拉架完成后及時(shí)使用工字鋼+單體組成架棚對(duì)圍巖進(jìn)行控制，可降低頂板下沉量。

2.2 維護(hù)效果

在11207運(yùn)輸巷內(nèi)使用錨索補(bǔ)強(qiáng)加固、單體+工字鋼支護(hù)及超前注漿等方式對(duì)巷道圍巖進(jìn)行維護(hù)后，巷道圍巖支護(hù)強(qiáng)度得以明顯提升。巷道頂板、巷幫變形量均控制在150 mm以內(nèi)，不會(huì)給巷道正常使用帶來(lái)威脅。同時(shí)在條件相對(duì)較好區(qū)域內(nèi)，通過(guò)超前拉架，使得工作面回采及推進(jìn)效率有所提升。

3 結(jié)論

確?；夭上锏绹鷰r穩(wěn)定是工作面煤炭安全、高效回采的基礎(chǔ)。11207運(yùn)輸巷受圍巖自身承載能力不足、圍巖應(yīng)力集中及本身支護(hù)參數(shù)不合理等因素綜合作用下出現(xiàn)較大變形，其中頂板、巷幫最大變形量分別達(dá)到650 mm、710 mm，巷道已無(wú)法滿足后續(xù)使用需要。為此，通過(guò)錨索對(duì)運(yùn)輸巷頂板、巷幫進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，使用單體+工字鋼組成架棚進(jìn)行二次補(bǔ)強(qiáng)，使用化學(xué)注漿方式提高圍巖穩(wěn)定性及承載能力。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，11207運(yùn)輸巷圍巖變形量得到較好控制，其中頂板、巷幫變形量均控制在150 mm以內(nèi)，圍巖變形量不會(huì)給巷道正常使用帶來(lái)影響。通過(guò)對(duì)回采巷道進(jìn)行針對(duì)性維護(hù)，可為工作面安全、高效回采創(chuàng)造良好條件。