1109 回風巷破碎段圍巖控制技術研究

楊玉棟

（山西潞安集團司馬煤業(yè)公司，山西 長治 047199)

1 工程概況

山西潞安集團司馬煤業(yè)公司1109 工作面開采下二疊統(tǒng)山西組下部的三號煤層。該煤層賦存穩(wěn)定，煤厚變異系數(shù)較小，煤層結(jié)構較簡單，煤層7.0 m，煤層傾角0°～6°，平均3°。工作面煤層上方厚度為9.8 m 的直接頂泥巖，煤層下方為2.5 m 厚的直接底泥巖。工作面涌水量為10 m3/h，最大涌水量30 m3/h。

1109 工作面由東向西，沿傾斜方向推進，北部為1110工作面采空區(qū)，南為正在開采的1108工作面，西部為一采區(qū)大巷，東部為保護煤柱。1109 工作面切眼長110 m，運輸順槽、回風巷長1575 m，巷道均為全錨網(wǎng)支護，實體煤掘進。1109 工作面回風巷為矩形巷道，凈寬×凈高=4.5 m×2.8 m，凈斷面12.6 m2。其中 1109 工作面回風巷 500～930 m 圍巖穩(wěn)定性差，巷道變形嚴重，威脅礦井安全生產(chǎn)。

2 回風巷破碎段掘進支護不利條件分析

根據(jù)礦井地質(zhì)資料和井下跟現(xiàn)場工作人員溝通可知，1109 回風巷500～930 m 段圍巖破碎掘進時支護不利條件如下：

（1）1109 工作面回風巷 500～930 m 段原錨桿、錨索支護參數(shù)布置不合理。原設計的錨桿、錨索預緊力小，支護強度達不到要求，回風巷在掘進過程中頂?shù)装逡平亢蛢蓭妥冃瘟枯^大，回風巷頂板破碎，存在網(wǎng)兜現(xiàn)象，部分錨桿錨固失效。

（2）工作面回風巷500～930 m 段頂板存在富水區(qū)，鉆孔穩(wěn)定后最大出水量為0.24 m3/h。由于異常區(qū)范圍內(nèi)局部隔水層較薄，回采后易產(chǎn)生頂板冒落帶裂隙，可能局部導通上部含水層，致回采面涌水量增大，富水導致頂板巖性弱、支護強度下降。

（3）1109 工作面回風巷受1108 工作面回采影響，工作面在回采過程中鄰近工作面順槽應力集中，巷道圍巖變形嚴重，支護困難。

3 回風巷破碎段圍巖控制方案

由于1109 回風巷原支護方案和參數(shù)不合理，頂?shù)装逡平孔畲鬄?80 mm，兩幫移近量最大為890 mm，需對原支護方案進行優(yōu)化來控制巷道圍巖變形量。根據(jù)分析和現(xiàn)場實際情況，1109 工作面回風巷破碎段決定采用錨桿+錨索+金屬網(wǎng)+噴砼聯(lián)合支護，頂錨桿間排距800 mm×800 mm，“七-七”矩形布置，幫錨桿間排距700 mm×1000 mm，“四-四”矩形布置，支護參數(shù)如下：

（1）頂板和兩幫錨桿

頂板布置6 根錨桿，兩幫布置4 根錨桿，采用Ф20 mm×2500 mm 左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，屈服強度不低于335 MPa。每孔消耗L=350 mm樹脂3節(jié)，錨桿托盤尺寸為10 mm×150 mm×150 mm，與鋼帶配合使用。金屬網(wǎng)規(guī)格為1000 mm×1900 mm，用Ф6 mm 鋼筋焊接網(wǎng)片搭接100 mm。錨桿錨固力不小于80 kN，錨桿預緊力不小于300 N·m。

（2）頂板錨索

弧形錨索梁采用T140 型鋼帶加工，梁長為4.2 m，一梁四索，排距為1200 mm。錨索采用規(guī)格為Ф17.8 mm×8300 mm 鋼絞線，錨深8000 mm，每孔消耗L=700 mm 樹脂3 節(jié)。錨索采用規(guī)格為300 mm×300 mm×16 mm 的高強平托盤。錨索預緊力≥350 kN。全斷面掛Ф6 mm 金屬網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格為100 mm×100 mm。

（3）表面噴漿

噴混凝土強度為C20，配比為水泥:砂子:石子=1:2:2，噴漿厚度為150 mm。剛開始噴射混凝土厚度是50～60 mm，且要及時進行復噴，進行復噴時間間隔不能超過2 個小時，否則應該使用高壓水重新沖洗受噴面。1109 工作面回風巷破碎段錨桿、錨索布置如圖1 所示。

圖1 1109 工作面回風巷破碎段錨桿、錨索布置

4 支護效果分析

4.1 測點的布置

為了檢驗1109 工作面回風巷500 ～930 m 圍巖破碎段控制效果，監(jiān)測1109 工作面回風巷錨桿錨索支護巷道圍巖變形量，采用“十”字布點法，在1109 工作面回風巷破碎段內(nèi)布置2 個測點，測點間距120 m，監(jiān)測周期為45 d，頻率為2 d/次。

4.2 觀測結(jié)果

圖2 為1109 工作面回風巷破碎段圍巖位移曲線圖。從圖2 可以看出，回風巷頂板、底板、兩幫圍巖變形量在1～20 d 內(nèi)增加明顯，在20 d 后圍巖變形量開始趨于穩(wěn)定。其中頂板下沉量最大，穩(wěn)定在125 mm，左幫移近量穩(wěn)定在105 mm，右?guī)鸵平糠€(wěn)定在110 mm，底鼓量穩(wěn)定在88 mm。

圖2 1109 工作面回風巷破碎段圍巖位移曲線圖

5 結(jié)語

（1）針對1109 工作面回風巷的條件，分析了圍巖破碎段因原錨桿、錨索支護參數(shù)布置不合理，破碎段頂板存在富水區(qū)，受臨近工作面采動影響導致了巷道圍巖變形嚴重。

（2）通過對原支護方案和參數(shù)進行優(yōu)化，巷道頂?shù)装搴蛢蓭妥冃瘟慷嫉玫接行Э刂疲^原頂?shù)装逡平繙p少78.3%，較原兩幫移近量減少75.8%，能夠有效控制巷道圍巖變形，滿足礦井回采期間過破碎段的安全生產(chǎn)需要。