煤柱下方巷道受采動影響后支護(hù)技術(shù)研究

周瑞偉

西山煤電集團(tuán)公司東曲礦二采區(qū)2#煤于煤礦投產(chǎn)初期進(jìn)行開采，近年來該采區(qū)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(xiàn)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(jìn)行維護(hù)。經(jīng)過現(xiàn)場勘查及技術(shù)研究，最終確定了支護(hù)方案，維持了巷道的穩(wěn)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(xiàn)場觀察的情況分析

1.1 現(xiàn)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(hù)現(xiàn)場的情況如下：

1)14216工作面軌道順槽大部分巷道維護(hù)較好，但發(fā)現(xiàn)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(fā)生變形，主要顯現(xiàn)為頂板下沉，頂板處工字鋼梁發(fā)生彎曲變形，補(bǔ)打的部分錨桿失效。

2)當(dāng)前工作面推進(jìn)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(chǎn)生明顯變形，而在第2橫貫附近巷道變形嚴(yán)重，除頂板受壓外，兩幫圍巖片幫嚴(yán)重，幫部工字鋼變形嚴(yán)重，甚至破壞，殘留空間僅能容一人彎腰經(jīng)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(fù)雜，雖然處在采空區(qū)下方，但由于開采后采空區(qū)逐步壓實(shí)，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(chǎn)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(yīng)力增高區(qū)，造成巷道受壓變形。而第17聯(lián)絡(luò)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(yīng)力和工作面回采采動影響疊加，使得這段巷道受到較嚴(yán)重破壞。

1.3 實(shí)驗(yàn)巷道范圍

工作面還有約20 m就推進(jìn)到22106與12218之間殘留煤柱的下方，為避免出現(xiàn)在22108、22017和22106之間殘留煤柱下巷道嚴(yán)重變形的情況，為不影響今后的接替生產(chǎn)，根據(jù)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(jìn)行14216工作面巷道的支護(hù)工作。

2 支護(hù)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(qiáng)穩(wěn)定型錨索棚支護(hù)。為保證巷道支護(hù)效果，支護(hù)的范圍為煤柱邊緣向內(nèi)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(hù)方式，支護(hù)方案示意圖見圖1。支護(hù)展開圖見圖2。巷道頂板支護(hù)展開圖見圖3。

斷面錨桿采用d20 mm×2 400 mm高強(qiáng)螺紋鋼樹脂錨桿，每孔均采用2支Z2350中速樹脂藥卷錨固，預(yù)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(bǔ)打點(diǎn)錨桿和點(diǎn)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(yàn)巷段已經(jīng)受到14214工作面回采影響，巷道受壓變形，則應(yīng)從試驗(yàn)巷段內(nèi)沒有發(fā)生變形的部分開始施工，同時開始施工位置應(yīng)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(jù)井下具體情況制定。

b)為保證整個實(shí)驗(yàn)巷段的維修質(zhì)量，前兩排的施工斷面采用斷面A的支護(hù)布置形式。

c)當(dāng)巷道維護(hù)到2#煤運(yùn)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(bǔ)打錨桿，但要加強(qiáng)此處巷道兩幫支護(hù)，具體支護(hù)方式見圖5。因此，需要精確確定2#煤運(yùn)煤平巷與14216軌道順槽空間交叉的位置。

圖5 支護(hù)方式圖

d)當(dāng)巷道施工進(jìn)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(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。從交叉點(diǎn)向沿下一采集中皮帶巷各1.5 m處補(bǔ)打點(diǎn)錨索、點(diǎn)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(diǎn)向下一采集中巷各0.75 m處補(bǔ)打錨桿，且錨桿和錨索應(yīng)盡量向煤體內(nèi)傾斜。

e)頂板錨索、錨桿可以用錨索鉆機(jī)施工，幫錨桿可以用風(fēng)動鑿巖機(jī)施工，也可以用幫錨桿鉆機(jī)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(jī)施工。

f)施工要求錨桿預(yù)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(diǎn)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(hù)質(zhì)量;如果兩幫圍巖表面很不平整，則可采用點(diǎn)錨索、點(diǎn)錨桿，其支護(hù)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(shí)施效果

采用這種支護(hù)形式后，在14214工作面采動影響下，14216工作面皮帶順槽維護(hù)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(hù)前明顯變小，且沒有發(fā)生片幫現(xiàn)象。避免了以往類似受壓變形巷道拉底刷幫等再維護(hù)工序，使得14216工作面能夠正常接替生產(chǎn)，從而節(jié)省了大量人力、資金，提高了礦井生產(chǎn)效率。

［1］ 翟新獻(xiàn)，白占房.煤礦安全開采技術(shù)與實(shí)踐［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2005：83－85.

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