晉城煤業集團成莊礦巷道幫錨索布置研究

陳進才

摘要：成莊礦目前采用的錨桿支護技術已經成熟，近年來不斷開展了煤巷錨桿支護技術的研究、試驗與推廣應用。通過改變幫錨索布置方式，在受動壓影響的巷道內進行試驗，以保證巷道變形量的減少，滿足后期巷道能正常投入使用，并減少維護費用。

關鍵詞：幫錨索；錨桿支護；巷道變形

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）20-0101-03

1 實施前的狀況及存在問題

1.1 實施前的狀況

成莊礦目前采用的錨桿支護技術已經成熟，近年來不斷開展了煤巷錨桿支護技術的研究、試驗與推廣應用。現在錨桿支護技術已經在成莊礦井下得到大面積推廣應用，取得較好的支護效果與經濟效益。隨著礦井的不斷開發和高效運行，對巷道支護又提出了新的難題。隨著成莊礦千萬噸能力礦井的建設和投運，原錨、索、網聯合支護技術已不能滿足生產狀況，后期需投入較多的人力和物力對巷道支護進行維護和處理。

1.2 存在問題

在相鄰采空區布置的巷道掘進過程中和回采過程中，巷道位移變化大，表現為兩幫擠出，巷道底板鼓起，為生產帶來一定問題。

巷道底板鼓起、巷道兩幫擠出，影響機電設備的安設和運行，行人困難，并使巷道斷面變小，滿足不了生產時的通風需求。

巷道在維護過程中需投入過多的人力和物力進行巷道維護。

變形巷道在使用過程中，存在很大的安全隱患。

2 創新目的

通過改變幫錨索布置方式，在受動壓影響的巷道內進行試驗，以保證巷道變形量的減少，滿足后期巷道能正常投入使用，并減少維護費用。

3 巷道變形原理

圖1

圖2

圖3

3.1 巷道掘進方式

成莊礦回采工藝為綜放頂回采工藝，順槽（小U）巷道一般沿煤層底板掘進，以保證綜放頂回采工藝的回采率，而成莊礦綜采工作面又采用了大U套小U通風方式，對大U內的巷道采用沿頂板掘進方式，這樣使巷道在回采或掘進過程中，巷道受力布置不均勻，導致巷道變形。

3.2 巷道變形分析

成莊礦巷道受煤層厚度及回采工藝影響，巷道一般沿底板掘進和頂板掘進，有四種方式：一為小U巷為底板巷，大U巷道為頂板巷；二為小U巷為頂板巷，大U為底板巷；三為小U和大U都為底板巷；四為小U和大U都為頂板巷。巷道變形如圖1、圖2、圖3所示。

4 巷道支護方案

原則：錨桿、錨索布置與參數選取應充分考慮巷道的實際情況，盡量減少錨桿支護密度，提高掘進速度。

4.1 巷道原支護方案

頂錨索布置特征：錨索呈雙排布置，距幫1.41m，錨索間排距1.70×2.0m。錨索布置形式：2-0-2，錨索規格為SKP-22-1-7.4。

幫錨索布置特征：采用1-0-1方式布置，錨索排距2000mm，距底板1600mm，錨索規格為SKP-17.8-1-5.4。

4220副巷從開口到514m采用此支護形式。

4.2 巷道破壞數據分析

4220副巷掘進后，由于受采空區的影響，巷道兩幫和頂底板煤巖體的應力和位移分布情況出現了非對稱現象。從巷道掘進200m后來看，靠近采空區一側巷幫垂直應力集中區域和集中程度大于靠近煤柱一側。從水平應力來看，最大水平應力集中區域集中在巷道的頂底板中部。

從4220副巷距巷口232m處1#綜合測站數據可以看出：從4220副巷掘進后圍巖位移場分布來看，巷道頂板最大下沉量為152mm，最大底鼓量為212mm，靠近采空區一側巷幫變形為425mm，靠近煤柱一側巷幫變形為284mm。

巷道掘進后巷道圍巖的破壞區域呈現非對稱分布。靠近采空區一側巷幫破壞范圍要大于靠近煤柱一側。總體來看，頂板和巷幫在靠近采空區一側破壞范圍較大，破壞范圍在2～3m之間。其他部位圍巖破壞范圍相對較小，但仍遠大于4215巷和4220巷掘進時圍巖的破壞范圍。由于煤柱受采動影響，煤體在掘進擾動后更容易破碎，因此沿空掘巷加強兩幫的支護變得尤為重要。

4.3 巷道新支護方案

頂錨索布置特征：錨索呈雙排布置，錨索布置形式：2-1-2，錨索規格為SKP-22-1-7.4。

幫錨索布置特征：煤柱側采用1-0-1方式布置，錨索排距2000mm，距底板500mm，采空區側采用1-1-1邁步方式布置，錨索排距1000mm，距底板1600mm和500mm，錨索規格為SKP-17.8-1-4.3。

4.4 巷道新支護方案數據分析

從4220副巷距巷口1120m處5#綜合測站數據得出：從4220副巷掘進后圍巖位移場分布來看，巷道頂板最大下沉量為85mm，最大底鼓量為5mm，靠近采空區一側巷幫變形為25mm，靠近煤柱一側巷幫變形為45mm。

從4220副巷距巷口1519m處8#綜合測站數據得出：從4220副巷掘進后圍巖位移場分布來看，巷道頂板最大下沉量為85mm，最大底鼓量為190mm，靠近采空區一側巷幫變形為35mm，靠近煤柱一側巷幫變形為50mm。

5 效果分析

在以前的支護方案中，工作面掘進20m后，底鼓就達到300mm，巷道在掘進過程中需重復投入人力去起底以保證巷道能正常掘進。

4220副巷在使用新的支護方案后，工作面在掘進150m左右的范圍內變化量很小，控制在50mm以內，在掘進500m內，底鼓控制在200mm以內，并且在掘進過程中無需再投入人力。

6 推廣應用的前景

我礦現回采工作面大多為大U套小U的四巷布置方式，大U巷道一般為相鄰工作面復用，如5303面大U、4308面大U、4309面大U、2317面大U等。而復用巷道一般相對的工程就是起底、開幫、加固底板，其中起底工程不管在掘進還是回采或者是在復用過程中都能碰到，而幫錨索的新布置方式能對底板鼓起起到抑制作用。