辛安礦2105綜放工作面沿空掘巷的研究與應用

于志濤

【摘 要】針對112105綜放工作面地質條件，通過對工作面沿空掘巷的應用狀況及沿空掘巷可靠性分析，采用錨網索+W鋼帶+梯子梁聯合支護的方式，保證了巷道服務期間的安全穩定，為機械化的綜掘巷道中實現快速掘進提供技術支持及經驗。

【Abstract】According to the geological conditions of 112105 fully mechanized caving face， paper analyzes the application situation of gob side entry driving in fully mechanized caving face and researches the reliability of gob side entry driving， taking bolt wire cable +W type steel strip + ladder beam combined support way to assure the safety and stability in the period of roadway service， and provide technical support and experience for mechanized roadway driving.

【關鍵詞】沿空掘巷；能源；支護設計

【Keywords】gob side entry driving； energy； support design

【中圖分類號】TD327 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）03-0190-02

1 引言

隨著煤炭資源的開采，我國煤礦開采深度逐漸增加，為了更好開采利用煤炭資源，降低成本，采區工作面的開采設計應減少煤柱浪費情況。辛安礦在112105工作面運料巷實施沿空掘巷。沿空掘巷就是沿著穩定的采空區邊緣或與采空區之間留小煤柱布置巷道，在巷道掘進時，相鄰采空區巖層活動相對已經停止，其回采期間引起的應力重新分布也趨于穩定，沿空掘進的巷道處于應力降低區，有利于巷道維護。

2 112105綜放工作面概況

辛安礦112105工作面位于井田210采區，該工作面北部至-500主暗斜井，西部至112103工作面采空區，東部至-500南翼總回風道，南部至214采區軌道上山。據相鄰采區上山和相鄰2103工作面實際揭露煤層厚度資料，煤層厚度分別為3.7～4.6m，本工作面煤層厚度平均4.3m，煤層結構簡單。工作面內煤層總體呈單斜構造，煤層走向NW5°～20°，南端漸變為NW走向煤層傾角最小19°，最大24°，平均22°。相鄰工作面及鉆孔揭露構造情況，工作面地質構造簡單。

水文地質情況：本工作面西部112103工作面已開采完畢，根據2103工作面開采情況，該區域水文地質條件簡單，2103采空區積水已由-500總回風道用鉆探和新-500大巷多處揭露，證明采空區基本無積水，僅局部低洼地段可能存有少量積水掘進區間不受水患威脅。本工作面最大涌水量1.5m3/min，正常涌水量0.3 m3/min。

3 分析礦壓規律，合理確定保護煤柱

根據煤層傾斜方向的礦壓顯現規律可知，收工作面回采的影響，采空區兩側沿傾斜方向的煤體按應力變化分為三個區，即邊緣應力降低區、應力升高區和原巖應力區。

因此掘進巷道的位置有四種選擇：

①應力降低區中無煤柱沿空留巷；

②應力降低區中留小煤柱沿空留巷；

③應力高升區的掘巷；

④原巖應力區留大煤柱護巷。

在應力高升區掘巷，巷道維護困難；在原巖應力區掘巷，煤柱損失比較大；無煤柱留巷存在巷道通風、采空區瓦斯、采空區積水等不利于掘進的因素。因此最佳設計位置應為應力降低區留小煤柱沿空掘巷。在沿傾斜方向上的支承壓力形成初期，卸載區的范圍一般為2～6m，但隨著時間的增長應力分布回逐漸趨向緩和和均化，卸載區的影響范圍接近10m。為最低限度的減少煤柱損失，并將巷道布置在應力較小且穩定的區域，便于巷道維護、管理煤柱和采空區瓦斯，并且考慮巷道的支護方式及為了方便掘進施工，該礦采用距采空區留設4m煤柱掘進112105運料巷。

4 沿空掘巷支護設計方案

4.1 巷道規格及斷面的確定

112105工作面運料巷斷面設計不僅要考慮避開應力集中區，還要滿足巷道使用及服務年限，尤其是運送大型綜放支架的需求，根據112103工作面掘進及回采揭露情況，煤層結構簡單。根據該礦回采運輸和通風要求，巷道需凈寬3600mm，凈高2800mm，考慮本巷道為沿空掘巷，兩幫總變形量預計為600mm，頂底板變形量預計為400mm，決定該巷道采用錨網索+W鋼帶+梯子梁聯合支護，巷道斷面為斜矩形，規格：4200mm×3200mm（凈寬×凈高）。

4.2 巷道支護參數

4.2.1 頂板支護參數

頂錨桿間排距為700mm×800mm，中間5根頂錨桿要垂直頂板，偏差不大于15°，兩邊頂錨桿向幫傾斜有20°～30°夾角。頂錨桿采用φ20mm×2000mm高強度左旋螺紋鋼錨桿，每根頂錨桿配備MSK2335和MSZ2335樹脂藥卷各一卷作為錨固劑，錨桿托盤采用鑄鋼方托盤110mm×110mm×16mm配合4200mm×280mm×5mm鋼帶使用。頂錨桿采用W鋼帶連接，矩形布置。頂網為金屬菱形網，規格為1500×800mm（長×寬），橫向串聯，縱向用14號鐵絲每100mm扎實聯結一處，網要拉平鋪展，延網100mm，網不得懸空。

頂錨索選用φ20mm×7000mm，由7根？6mm的鋼絞線組成錨索，抗拉強度為2340 MPa，破壞荷載不小于353kN。頂錨索沿走向布置三趟，巷道中心線布置1根；中心兩側各布置1根，與中心水平距離1100mm；間距為1100mm，花形布置，每根頂錨索配3個MSK2835和2個MSZ2835樹脂藥卷，配鋼板托盤300mm×300mm×18mm使用。頂錨索錨固力不小于200MPa。

4.2.2 兩幫支護參數

上幫支護：上幫錨桿間排距為700mm×800mm。錨桿采用φ20mm×2000mm高強度左旋螺紋鋼錨桿，每根錨桿配備一個MSK2835和一個MSZ2835樹脂藥卷作為錨固劑，錨桿托盤采用鑄鋼方托盤110mm×110mm×16mm配合4350mm×80mm×18mm梯子梁使用。幫錨桿采用梯子梁連接，矩形布置，梯子梁垂直巷道底板使用。最上一根錨桿距頂不超過300mm，最下一根錨桿距底角部超過150mm。網為金屬菱形網，規格為1500×800mm（長×寬），橫向串聯，縱向用14#鐵絲每100mm扎實聯結一處，網要拉平鋪展，延網100mm，網不得懸空。

上幫錨索沿走向布置兩趟，錨索選用φ20mm×4000mm，由7根φ6mm的鋼絞線組成錨索，抗拉強度為2340 MPa，破壞荷載不小于353kN。每根錨索配備1個MSZ2835、2個MSK2835樹脂藥卷和一塊300mm×300mm×16mm的鋼托盤。錨索間距為2400mm，距頂1500mm，幫錨索配合2550mm×80mm×18mm梯子梁使用。幫錨索錨固力不小于200MPa。

下幫支護：下幫錨桿間排距為700mm×800mm。錨桿采用φ20mm×2000mm高強度左旋螺紋鋼錨桿，每根錨桿配備一個MSK2835和一個MSZ2835樹脂藥卷作為錨固劑，錨桿托盤采用鑄鋼方托盤110mm×110mm×16mm。最上一根錨桿距頂不超過300mm，最下一根錨桿距底角部超過150mm。網為金屬菱形網，規格為1500mm×800mm（長×寬），橫向串聯，縱向用14號鐵絲每100mm扎實聯結一處，網要拉平鋪展，延網100mm，網不得懸空。

5 沿空掘巷支護效果變形觀測

5.1 測點布置

112105運料巷每50m設置一組觀測點，采用十字觀測法，巷道頂板、兩幫標記觀測點。

5.2 觀測時間

用卷尺測量巷道表面位移。施工第一個星期內為每天觀測一次，施工第二星期至第四星期每3天觀測一次，一個月后每周觀測一次直至穩定。

5.3 觀測結果

通過對112105運料巷移近量的觀測，第一星期內，每天變形量為20mm，每隔一個星期變形量為10mm，一個月后基本穩定，總變形量為180mm。

6 結語

112015工作面運料巷沿空掘巷技術的應用，通過科學合理的分析及現場觀測，合理確定煤柱的尺寸、巷道斷面形狀和支護方式，取得了很大的成功，錨網索支護能有效控制工作面沿空巷道的變形，巷道變形量在允許范圍之內，保證了巷道服務期間的安全穩定。通過這次沿空掘巷的經驗及數據，沿空留巷可以最大限度地減少煤柱的損失，緩解礦井采掘銜接緊張的局面。