強動壓影響下五陽煤礦7609工作面運輸巷圍巖控制技術

王濤斌

（潞安環能股份有限公司五陽煤礦，山西 長治046200）

1 工程概況

五陽煤礦主要開采山西組中下部的3#煤層為主要開采對象，井田內該煤層賦存穩定，亮煤數量豐富，暗煤和貧瘦煤次之。7609工作面主要位于76采區，運輸巷長度為1355m，標高介于348.7m到407.2m之間，南、北方分別為7607工作面和7609回風巷，東、西部分別為76架空人車巷和放水巷，7607工作面和7609回風巷呈平行方向發展。通過對76采區回采巷道礦壓監測和井下現場結果分析發現，回采巷道的兩幫發生嚴重變形，最大移近量約為1m，部分巷道存在嚴重底鼓現象。為了確保7609運輸巷的安全使用，對錨桿、錨索的支護參數優化，控制圍巖變形顯得十分必要。

2 巷道圍巖變形分析及支護參數優化

2.1 巷道圍巖變形分析

實地考察結果顯示，7603工作面的巷道頂板相對完整，無明顯變形和下沉現象，局部地段存在底板鼓起現象，以兩幫的巷道變形為主。將運輸巷變形的原因歸結如下：

1）側向支承壓力：由于7607工作面即將開始回采工作，在開采進行過程中，采空區所產生的應力會轉移至7606與7609工作面間的煤柱上，形成支承壓力，7609運輸巷與該煤柱的距離僅為25m，趨近于側向支承壓力的峰值，在巷道掘進的過程中，在高應力作用下，極有可能產生頂板離層和冒頂等變形現象，直接威脅到施工安全性。

2）采動影響：受工作面接替緊張的影響，在7609工作面在掘進過程中，7607工作面即開始回采，在回采過程中，7609工作面的圍巖處于急劇活動狀態，在運輸巷掘出后，不可避免的受到7607工作面開采所致采動的影響，引發圍巖變形。

3）7607工作面支護方式：在7607工作面開采的過程中，受頂板支護強度過大的影響，使其不能完成完全冒落觸干矸，這也加劇了懸臂梁的形成，導致7609工作面的基本頂發生回轉下沉，對煤柱形成擠壓，導致運輸巷發生變形。

2.2 掘進巷道支護參數優化

在明確五陽煤礦地質條件的基礎上，結合對巷道支承壓力分布狀況和強動壓條件下巷道穩定性的原理進行綜合分析，確定了與該巷道相匹配的錨桿錨索支護參數，并借助于數值模擬分析方法，制定了相應的支護方案。基于高預應力條件下，應采用高強錨桿和錨索進行協調支護，對斷面進行預留，抗讓結合，巷道涼拌采用高強錨桿和樹脂加長錨固，并運用錨索加固，實現“挾頂底，控兩幫”的目的。

在計算機模擬結果進行深入分析的基礎上，將7609運輸巷錨桿、錨索的支護方案設計見圖1和圖2。在運輸巷的頂板和兩幫分別布置錨桿7根和4根，頂錨桿和幫錨桿的間距分別設置為800mm和1000mm，錨桿排距間距設置為900mm。

頂板錨桿：選用規格為22mm×2400mm的左旋無縱筋螺紋鋼高強錨桿，同時配以規格為12mm×150mm×150mm的拱形托盤和高強螺母，設置尼龍墊圈和調心球墊，鉆孔直徑不大于30mm。選用K2335和Z2360藥卷各一個，確保托板的厚度＞36，拱形承載力大于255kN，搭配金屬網和鋼筋梯子梁對頂板進行支護。其中，金屬網為菱形，規格為5500mm×1000mm，相鄰網的搭接設置為100mm，采用鐵絲紐扣進行連接。梯子梁由16mm的鋼筋支撐，長、寬分別為5300mm和1200mm。

兩幫錨桿：選用左旋無縱筋螺紋鋼高強錨桿，規格為22mm×2400mm，同時配以拱形托盤和高強螺母，規格為12mm×150mm×150mm，鉆孔直徑小于30mm，選用K2335和Z2360藥卷各一個，加長樹脂錨固。

圖1 7609工作面運輸巷的錨桿布置圖

圖2 7609工作面的錨索布置圖

頂板錨索：選用1×19股高強度低松弛鋼絞線加固定案，確保其延伸率在5%以下，每排布置3個直徑為22mm的錨索，長度為7300mm，間距和排距分別為1600mm和1800mm。選用K2335和Z2360樹脂錨固劑各1支，錨固長度設置為1.97m，在錨固端1.9m處設置擋圈。選用規格為16mm×300mm×300mm的高強球星托盤作為錨索托盤，托盤高度應在60mm以上，預緊力不小于250kN，外露長度介于200mm到300mm之間。

3 礦壓監測分析

3.1 表面位移檢測數據

在對運輸巷表面位移情況進行監測的過程中，結合圍巖變形情況，相鄰測站之間的距離設置為50-60m，在巷道掘出后布設觀測點，在斷面布置當日對位移量進行測量，以后每日測量1次，借助于皮卷尺，對掘進工作面和監測斷面之間距離進行兩側，實現對圍巖狀態的判定，一旦巷道出現突發狀況，應立即采取相應的處理措施。

3.2 結果分析

如圖3所示，在1-10d，頂板位移和兩幫位移相對明顯，兩幫移近量約為15mm，在10-25d，兩幫移近速率放緩，25d后，兩幫移近量趨于穩定，約為40mm。同時，在1-14d，頂板移近量約為40mm，在90d后趨于穩定，移近量約為90mm。

圖3 運輸巷的表面位移曲線

4 結語

受側向支承壓力、7605工作面采動以及7607工作面支護方式等因素的影響，使得五陽煤礦運輸巷發生變形。針對變形問題，基于對7609工作面的地質情況進行綜合分析的基礎上，基于強動壓狀態下，對錨桿、錨索的支護方式進行了優化設計，并對礦山壓力進行了監測，結果顯示，巷道圍巖變形得到有效控制，支護成本明顯降低，取得了良好效果。