沿空掘巷錨梁網組合支護技術研究

文/許成富

（作者系河南焦煤集團鑫珠春公司董事長、 黨委書記、總經理）

朱村礦21 區軌道煤柱工作面回采巷采用沿空掘巷，巷道圍巖破碎且不穩定，從而提出了巷道錨梁網支護技術。 通過現場試驗，表明該支護技術可以有效控制圍巖變形， 具有顯著的技術經濟效益，值得推廣應用。

一、工程概況

朱村礦21 區軌道煤柱工作面開采二1 煤層，煤層賦存穩定，平均傾角10°，平均煤厚5.0m。其直接頂厚3～7m，平均厚5m，為泥質粉砂巖，層理一般不發育，有較好的完整性。 基本頂厚6～13m，平均厚8m，為中細砂巖。 底板為厚0.8m 的泥質粉砂巖及厚2.1m 的細砂巖。21 區軌道煤柱工作面位于21 區軌道上半段，西部為井底水倉以及主副井筒，西南部為2102 區段采空區， 東北部為2101 區段采空區，東南部為2103 區段采空區。 工作面走向長約120m，傾斜長約150m，且工作面運輸巷和運料巷均為沿空掘巷，煤柱帶寬2m。 經過測算，此兩個區段巷道為Ⅳ類回采巷道，即：巷道圍巖破碎且不穩定，預計巷道變形量大。

朱村礦工作面回采巷道一般采用礦工鋼棚支護， 但為了進行Ⅳ類回采巷道錨梁網支護技術的研究，掌握其圍巖變形規律，因此在21 區軌道煤柱工作面運料巷布置了錨梁網支護試驗段， 共計75m，余下的仍采用礦工鋼棚支護，并且在巷道中設立了1、2 兩個觀測站進行效果觀測。

二、21 區軌道煤柱工作面運料巷錨梁網組合支護設計

21 區軌道煤柱工作面運料巷為斜矩形斷面，巷道斷面寬×中高＝4.5×3.5m， 斷面面積15.5～18.5m2，煤柱寬度2m。

頂底板支護： 設計選用AS 鋼制Φ14mmH 型桿體可拉伸錨桿， 長1850mm， 間排距700mm×700mm，每排7 根錨桿，每個鉆孔采用樹脂藥卷2卷端頭錨固。 為提高穩定性，頂底板每排均加設規格分別為1800mm×50mm×24mm、2600mm×50mm×24mm 的長、短兩根鋼筋梁。 頂底板每根金屬錨桿皆使用鋼托盤，規格為120mm×120mm×8mm，中孔為Φ18mm。

兩幫支護： 設計選用規格為1900mm×48mm×16mm 的竹錨桿，間距600mm、排距600mm，每排7根錨桿，每個鉆孔采用規格為Φ35×200mm 的快硬膨脹實心水泥藥卷3 卷端頭錨固。 每根竹錨桿尾部皆采用木托板支托圍巖， 規格為300mm×200mm×50mm，中孔為Φ35mm。

網：為防止局部圍巖及煤幫片幫，頂板及兩幫均采用金屬網滿護。 網采用片網，頂、幫分開使用，網片之間搭接寬度為100mm，每隔300mm 使用18號鐵絲連結好。

三、巷道支護效果分析

1.測站布置

第1、 第2 測站分別布置在21 區軌道煤柱工作面距開切眼115m、40m 處進行巷道變形觀測，以達到對比分析的目的。 第一測站的巷道2011 年7月14 日掘進， 于7 月17 日建立， 回采工作面于2012 年6 月9 日到達第1 測站位置， 測站于6 月6 日停止工作，共計服務320 天。 第二測站的巷道于2011 年7 月22 日掘進， 于8 月13 日建 立，2012 年4 月12 日停止工作，共計服務245 天。

經過相關觀測數據的整理， 得到巷道表面的變形曲線，如圖1、2、3、4，分別為兩個測站的頂底板移動曲線和兩幫移動曲線。

圖1 測站1 的頂底板移近曲線

圖2 測站2 的頂底板移近曲線

圖3 測站1 的兩幫移近曲線

圖4 測站2 的兩幫移近曲線

2.觀測結果分析

（1）21 區軌道煤柱工作面運料巷的測站2 在整個服務期245 天內，經歷了掘進影響期、掘后穩定期、采動影響期三個階段。 錨梁網支護段測站2的頂底板相對移近總量共計512mm， 其中底鼓量為304mm，頂板下沉量是208mm，分別是礦工鋼支護段測站1 的69.2%、66.1%、74.3%； 其兩幫相對移近總量共計489mm，其中靠采空區側幫（下幫）的移近量為269mm，靠煤柱側幫（上幫）的移近量是220mm，分別為礦工鋼支護段測站1 的56.9%、51.7%、64.7%。

（2）掘進影響期

此階段錨梁網支護段，頂底板相對移近量、底鼓量、 頂板下沉量分別為礦工鋼支護段的71.3%、68.7%、76.2%；兩幫相對移近量、下幫移近量、上幫移近量分別為礦工支護段的63.5%、58.6%、68.3%。

此外掘進影響期的長短受不同支護方式的直接影響，礦工鋼支護的掘進影響期為28 天，錨梁網支護為23 天，減少了5 天。

（3）掘后穩定期

此階段錨梁網支護段，頂底板相對移近量、底鼓量、 頂板下沉量分別為礦工鋼支護段的94.2%、92.7%、99.5%；兩幫相對移近量、下幫移近量、上幫移近量分別為礦工支護段的96.9%、101.4%、92.1%。從整體上來看，在掘巷后的圍巖穩定期間兩種支護方式的圍巖變形量基本相等。

（4）采動影響期

由于回采工作面前方移動支承壓力的影響，巷道圍巖應力升高，在此期間， 不同的支護方式產生不同的支護效果。

此階段錨梁網支護段， 頂底板相對移近量、底鼓量、頂板下沉量分別為礦工鋼支護段的60.6% 、58.3%、62.1%； 兩幫相對移近量、下幫移近量、 上幫移近量分別為礦工鋼支護段的54.2%、57.9%、53.8%。

四、結論

1.朱村礦21 區軌道煤柱工作面運料巷的錨梁網組合支護工程試驗的成功表明： 對于沿空掘巷條件下的Ⅳ類回采巷道的圍巖變形和底鼓， 選用錨梁網支護型式更合理、經濟。

2. 沿空掘巷的錨梁網支護是一種主動的支護形式，它能夠減小掘進和回采動壓帶來的頂板及煤壁變形量， 也能夠極大改善巷道支護的力學性質，同時還可以減少巷道在服務期間的維護工程量。