4106 工作面運輸順槽圍巖控制技術研究

陳澤年 王樹明

（陜西彬長文家坡礦業有限公司，陜西 彬州 713500)

1 工程概況

文家坡礦業有限公司設計生產能力4.0 Mt/a，4106 工作面位于41 盤區東側，開采4#煤層，煤層埋深-534.3～ -741.3 m，目前正在掘進4106 工作面運輸順槽。煤層直接頂為中粒砂巖，厚0.9～9.5 m，平均4.3 m；基本頂為粗粒砂巖，厚3.6～9.5 m，平均6.3 m；直接底為泥巖，厚0.6～3.1 m，平均1.8 m；基本底為泥巖或細砂巖，厚6～12 m，平均8.5 m。4106 運輸順槽布置在距4#煤底板0.5 m 的煤層中，沿煤約1°～2°施工，巷道坡度可隨煤層傾角變化而進行調整。

4106 運輸順槽位于主采4#煤層中，南靠41 盤區一號輔助運輸巷，東鄰4106 工作面，北至4106工作面切眼，西為4107 回順。4106 運輸順槽斷面為矩形，掘寬為5700 mm，掘高為3650 mm，掘進斷面20.8 m2，凈斷面20.2 m2，4106 運輸順槽設計長度為2367 m。在巷道掘進過程中由于自身圍巖性質、相鄰巷道施工和支護參數不合理等原因，巷道圍巖變形嚴重。

2 運輸順槽圍巖變形破壞情況

4106 工作面運輸順槽圍巖頂底板及兩幫變形量大，通過現場觀測、分析，現場破壞顯現和原因如下：

（1）4106 工作面運輸順槽頂底板破壞情況：4106 工作面運順掘進至600 m 時，在巷道420 m 處圍巖變形嚴重，頂板下沉量最大為390 mm，底板底鼓量最大為450 mm，部分區域頂板出現網兜現象，頂板錨桿有拉斷現象，個別錨索失效。

（2）4106 工作面運輸順槽兩幫破壞情況：4106 工作面運輸順槽兩幫變形最大處出現在巷道330 m 處，兩幫變形量可達900 mm。由于礦井接續緊張，相鄰巷道正同時施工布置，導致巷道圍巖應力出現集中，巷道兩幫收斂變形。

3 運輸順槽支護參數設計

針對4106 工作面運順巷道圍巖變形嚴重的問題，設計頂板采用高強錨桿+錨索+金屬網+W鋼帶聯合支護，8 根錨桿間排距為700 mm×800 mm，5 根錨索間排距為1200 mm×1600 mm，形成組合結構提高巷道頂板的抗載荷能力；兩幫采用高強錨桿+網支護，兩幫各打設5 根錨桿，間排距為800 mm×800 mm。4106 工作面運輸順槽錨桿、錨索布置圖如圖1 所示。

3.1 錨桿及錨固劑

頂部及幫部錨桿參數：Ф22 mm×2500 mm 的II 級HRB500 左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，配合使用1 卷MSZ23/60 型和1 卷MSK23/35 型樹脂錨固劑錨固，采用材質為Q235 鋼、規格為長×寬×厚=150 mm×150 mm×12 mm 的碟形托盤，使用配套標準螺母緊固，錨固力不小于110 kN，幫部錨桿錨固力不小于100 kN，扭矩力不小于240 N·m。

3.2 錨索及錨固劑

采用Ф21.8 mm×7100 mm 鋼鉸線，延伸率大于5%，每根錨索使用3 卷MSZ23/60 型和1 卷MSK23/35 型樹脂錨固劑，錨固力不低于300 kN，預緊力不低于210 kN。

3.3 網片

巷道頂板采用金屬網，相鄰網片之間用鐵絲連接。巷道幫部為了后期回采方便采用塑鋼網。

3.4 W 鋼帶

巷道頂部使用W 鋼帶，型號為BHW-280-3.0-5100 mm，鋼帶與錨桿配套使用，逐排布置。

圖1 4106 工作面運輸順槽錨桿、錨索布置圖

4 巷道圍巖變形觀測

4106 工作面運輸順槽在采用錨桿+金屬網/塑鋼網+W 鋼帶+錨索聯合支護后，在順槽內500 m和600 m 處各布置一個測站，監測間隔為2 d/次，監測周期為1 個月，觀測工作面運輸順槽兩幫及頂底板的移近量。測站一和測站二的巷道圍巖頂底板和兩幫移近量、移近速度如圖2、圖3。

圖2 頂底板移近量及速度

圖3 兩幫移近量及速度

由圖2 可知，測站一頂底板移近量穩定在280 mm，測站二頂底板移近量穩定在310 mm，顯示測站一和測站二在20 d 后巷道頂底板移近速度逐漸趨于零，圍巖變形得到有效控制。由圖3 可知，測站一兩幫移近量穩定在350 mm，測站二兩幫移近量穩定在370 mm，顯示測站一和測站二在17 d 后巷道兩幫移近速度逐漸趨于零，說明兩幫變形得到有效控制。通過對巷道圍巖進行聯合支護后，巷道變形得到控制，能夠滿足礦井正常使用。