木瓜煤礦近距離煤層巷道圍巖控制技術(shù)應(yīng)用

李 南

（霍州煤電集團(tuán)呂梁山煤電有限公司，山西 方山 033100）

1 概況

霍州煤電木瓜煤礦目前主采10#煤層，產(chǎn)狀整體為單斜，煤巖層走向NE30°，傾向NW46°，煤層傾角2°～14°，平均7°，煤層平均厚2.8 m，與9#煤層間距為0.6～8.5 m，平均間距僅為3.2 m。10#煤層上覆巖層依次為均厚4.1 m的泥巖、均厚為1.3 m的中粒砂巖以及9#煤層；底板巖層依次為均厚為5.7 m的泥巖和均厚13.4 m的砂質(zhì)泥巖。10#煤層頂?shù)装迩闆r見表1。

表1 10#煤層頂?shù)装迩闆r

2 近距離煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

選擇木瓜煤礦10-102工作面為試驗(yàn)工程面，根據(jù)10#煤層賦存情況及相鄰工作面支護(hù)效果，提出采用錨桿（索）+金屬網(wǎng)聯(lián)合架棚支護(hù)的聯(lián)合支護(hù)方案進(jìn)行支護(hù)[1-2]。由于10#煤層距離上方9#煤層間距為0.9～8.5 m，根據(jù)不同間距需制定不同的支護(hù)方案。

（1）與9#煤間距小于1 m時(shí)

因與9#煤層間距太小，為增加支護(hù)剛度，在10-102回采巷道架設(shè)11#工字鋼棚，棚距設(shè)計(jì)0.6 m，同時(shí)鋪設(shè)水泥背板增加支護(hù)強(qiáng)度與剛度[3-5]。巷幫采用錨網(wǎng)梁支護(hù)，錨桿選用Ф18 mm×2000 mm的高強(qiáng)錨桿，間排距為1000 mm×1000 mm，支護(hù)方案如圖1。

圖1 煤層間距小于1 m時(shí)巷道支護(hù)形式（mm）

（2）與9#煤間距為1～3 m時(shí)

如圖2所示，巷道頂板采用錨桿+金屬網(wǎng)+鋼帶+11#工字鋼棚的聯(lián)合支護(hù)方案，頂板布置選用Ф18 mm×1000 mm的高強(qiáng)錨桿，間排距為900 mm×800 mm，并搭設(shè)11#工字鋼棚。巷幫采用錨網(wǎng)梁支護(hù)，錨桿選用Ф18 mm×2000 mm的高強(qiáng)錨桿，間排距為1000 mm×1000 mm。

圖2 煤層間距1～3 m時(shí)巷道支護(hù)形式（mm）

（3）與9#煤間距大于3 m時(shí)

如圖3所示，巷道頂板采用錨桿（索）+金屬網(wǎng)+鋼帶+11#工字鋼棚的聯(lián)合支護(hù)方案，頂板布置選用Ф18 mm×2000 mm的高強(qiáng)錨桿，間排距為900 mm×800 mm。巷幫布置Ф18 mm×2000 mm的高強(qiáng)錨桿，間排距為1000 mm×1000 mm，同時(shí)用11#工字鋼搭設(shè)棚子，棚距1000 mm。

圖3 煤層間距大于3 m時(shí)巷道支護(hù)形式（mm）

3 工業(yè)性試驗(yàn)

在10-102工作面回采巷道進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，10-102回風(fēng)巷距離開切眼100 m及200 m位置布置兩個(gè)綜合監(jiān)測站，對(duì)巷道頂板下沉量、兩幫移近量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。采用三角布點(diǎn)法對(duì)巷道頂板巖層下沉量及兩幫移近量進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測，分別在測站1及測站2頂板1/2位置布置測點(diǎn)1，在頂板1/4位置布置測點(diǎn)2及測點(diǎn)3，同時(shí)在測站1及測站2巷幫1/2位置布置測點(diǎn)A，在頂板1/4位置布置測點(diǎn)B及測點(diǎn)C?，F(xiàn)場監(jiān)測曲線如圖4。

圖4 巷道圍巖變形量監(jiān)測曲線

如圖4所示，當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)距離工作面80 m范圍以外時(shí)，巷幫變形量較小，隨著工作面的推進(jìn)，監(jiān)測點(diǎn)距離工作面越來越近，巷道圍巖變形量也越來越大；當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)在工作面30 m范圍內(nèi)時(shí)，巷道圍巖變形速度明顯增大。其中測站1頂板下沉量三個(gè)監(jiān)測點(diǎn)最大值分別為111.4 mm、274.5 mm及143.7 mm，兩幫移近量三個(gè)監(jiān)測點(diǎn)最大值分別為204.0 mm、268.5 mm及63.5 mm。測站2頂板下沉量三個(gè)監(jiān)測點(diǎn)最大值分別為108.3 mm、332.8 mm及165.3 mm，兩幫移近量三個(gè)監(jiān)測點(diǎn)最大值分別為75.0 mm、286.5 mm及171.0 mm?？傮w來看，巷道圍巖穩(wěn)定性較好，變形量不大，可以滿足安全生產(chǎn)需求。

10-102工作面共布置142架液壓支架，分別在3#、39#、81#和135#液壓支架安裝壓力監(jiān)測儀，用于監(jiān)測工作面回采過程中液壓支架工作阻力變化情況，監(jiān)測曲線如圖5。

圖5 液壓支架工作阻力監(jiān)測曲線

如圖5所示，液壓支架工作阻力變化情況基本相似，由于工作面上覆頂板巖層厚度小，且9#煤層已回采完畢，因此10-102工作面在回采過程中，工作面整體來壓顯現(xiàn)并不明顯，液壓支架工作阻力基本在25～35 MPa間波動(dòng)，工作面液壓支架整體工作狀態(tài)穩(wěn)定，滿足安全生產(chǎn)需求。

4 結(jié)論

由于9#煤層及10#煤層平均間距為3.2 m，間距最小處僅為0.6 m，10#煤層在回采過程中，如支護(hù)不當(dāng)，極易導(dǎo)致巷道圍巖失穩(wěn)，并引發(fā)安全事故。通過理論分析、工程類比等方法，以煤層間距變化為依據(jù)，提出三種支護(hù)方案，經(jīng)過在10-102工作面的現(xiàn)場試驗(yàn)，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示巷道圍巖整體變形量不大，圍巖并未出現(xiàn)失穩(wěn)情況，工作面回采過程中，液壓支架工作狀態(tài)良好，滿足安全生產(chǎn)需求。