煤柱下方巷道受采動影響后支護技術研究

周瑞偉

西山煤電集團公司東曲礦二采區2#煤于煤礦投產初期進行開采，近年來該采區布置下層4#煤工作面。其中14214、14216工作面所有巷道均于2010年6月前施工完畢，自2011年元月回采14214工作面以后，相鄰的14216工作面兩順槽受采動影響，出現一定程度變形。為了使工作面回采時不受影響，必須對該巷道進行維護。經過現場勘查及技術研究，最終確定了支護方案，維持了巷道的穩定，為14216工作面的順利回采提供了安全保障。

1 東曲礦井下工作面現場觀察的情況分析

1.1 現場情況

東曲礦14216工作面軌道順槽(與正回采的14214工作面相鄰)目前支護現場的情況如下：

1)14216工作面軌道順槽大部分巷道維護較好，但發現第8橫貫和第9橫貫、第13橫貫和第14橫貫之間有部分巷道發生變形，主要顯現為頂板下沉，頂板處工字鋼梁發生彎曲變形，補打的部分錨桿失效。

2)當前工作面推進到超過第4橫貫13 m左右，滯后工作面約20 m之后軌道順槽受壓明顯，頂板工字梁產生明顯變形，而在第2橫貫附近巷道變形嚴重，除頂板受壓外，兩幫圍巖片幫嚴重，幫部工字鋼變形嚴重，甚至破壞，殘留空間僅能容一人彎腰經過。

1.2 原因分析

1)14216軌道順槽第8橫貫和第9橫貫、第13橫貫和第14橫貫頂板變形原因較復雜，雖然處在采空區下方，但由于開采后采空區逐步壓實，局部圍巖巖性差異，煤層間距較近等因素的影響，造成上述巷段工字鋼棚受壓變形，巷道頂板下沉。

2)14216軌道順槽在滯后回采工作面的部分產生變形，則主要是受到14214工作面采動影響，由于處于采動影響的應力增高區，造成巷道受壓變形。而第17聯絡巷附近巷道由于處于22108、22107和22106之間殘留煤柱下方，殘留煤柱下的高應力和工作面回采采動影響疊加，使得這段巷道受到較嚴重破壞。

1.3 實驗巷道范圍

工作面還有約20 m就推進到22106與12218之間殘留煤柱的下方，為避免出現在22108、22017和22106之間殘留煤柱下巷道嚴重變形的情況，為不影響今后的接替生產，根據軌道順槽是否受2#煤層殘留煤柱上支承壓力影響，建議盡快進行14216工作面巷道的支護工作。

2 支護方案

1)14216軌道順槽位于2#煤層新22106、12218工作面之間殘留煤柱下方時，采用高強穩定型錨索棚支護。為保證巷道支護效果，支護的范圍為煤柱邊緣向內2 m的煤柱下方巷道。由于頂板受壓離層造成撤架困難，可以改變14216軌道順槽處在2#煤層殘留煤柱下的14216軌道順槽的支護方式，支護方案示意圖見圖1。支護展開圖見圖2。巷道頂板支護展開圖見圖3。

斷面錨桿采用d20 mm×2 400 mm高強螺紋鋼樹脂錨桿，每孔均采用2支Z2350中速樹脂藥卷錨固，預緊力矩不小于300 N·m，錨索采用d17.8 mm×6 000 mm1860鋼絞線。頂板布置3根錨桿和2根錨索，錨桿錨索間隔布置，間距為800 mm。2根錨索以及兩者中心的錨桿用長度為1 900 mm的18#槽鋼梁連接，18#槽鋼梁加工圖見圖4，且錨索鎖具、或錨桿螺母與槽鋼梁之間需墊上150 mm×150 mm×10 mm的平托盤，而錨桿則采用100 mm×100 mm的鼓形托盤，以防槽鋼梁受力被拉穿。兩端錨桿采用200 mm×200 mm的鼓形托盤。兩幫補打點錨桿和點錨索，間距為700 mm，錨桿采用200 mm×200 mm的鼓形托盤，錨索采用300 mm×300 mm的平托盤。斷面間隔布置，排距為700～800 mm。

圖4 18#槽鋼梁加工圖

2)分析說明和要求。

a)如果該試驗巷段已經受到14214工作面回采影響，巷道受壓變形，則應從試驗巷段內沒有發生變形的部分開始施工，同時開始施工位置應盡量保證在超前14214工作面20 m之外，具體施工位置需要根據井下具體情況制定。

b)為保證整個實驗巷段的維修質量，前兩排的施工斷面采用斷面A的支護布置形式。

c)當巷道維護到2#煤運煤平巷下方時，由于上下巷道距離較近，需將巷道頂部的錨索換成補打錨桿，但要加強此處巷道兩幫支護，具體支護方式見圖5。因此，需要精確確定2#煤運煤平巷與14216軌道順槽空間交叉的位置。

圖5 支護方式圖

d)當巷道施工進行到第5橫貫(即14216軌道順槽與下一采集中皮帶巷交叉)時，需要對交叉點進行加強支護。從交叉點向沿下一采集中皮帶巷各1.5 m處補打點錨索、點錨桿。其錨桿、錨索布置方式基本與斷面A方式相同;從交叉點向下一采集中巷各0.75 m處補打錨桿，且錨桿和錨索應盡量向煤體內傾斜。

e)頂板錨索、錨桿可以用錨索鉆機施工，幫錨桿可以用風動鑿巖機施工，也可以用幫錨桿鉆機施工。幫錨索，尤其是腰線以上的錨索，可以利用腳手架采用頂錨桿鉆機施工。

f)施工要求錨桿預緊力鉅不小于300 N·m。

g)加在錨索鎖具和槽鋼梁之間的平托盤以及點錨索所用托盤，可用10 mm鋼板自行加工。具體尺寸見圖6，中心鉆孔要參考與錨索配套的托盤中心鉆孔的直徑。

3)如果巷道頂部表面不平整，則將頂板刷平，以保證支護質量;如果兩幫圍巖表面很不平整，則可采用點錨索、點錨桿，其支護布置方式與原方案相同，而錨桿采用200 mm×200 mm鼓形托盤，錨索采用400 mm×400 mm平托盤。

圖6 錨索托盤加工圖

3 實施效果

采用這種支護形式后，在14214工作面采動影響下，14216工作面皮帶順槽維護情況較為理想，總體斷面變形較小，巷道頂板較為完整，兩幫形變量較支護前明顯變小，且沒有發生片幫現象。避免了以往類似受壓變形巷道拉底刷幫等再維護工序，使得14216工作面能夠正常接替生產，從而節省了大量人力、資金，提高了礦井生產效率。

［1］ 翟新獻，白占房.煤礦安全開采技術與實踐［M］.北京：煤炭工業出版社，2005：83－85.

［2］ 劉過兵.采礦新技術［M］.北京：煤炭工業出版社，2003：109－110.