岳城煤礦下組煤首采工作面支護研究

劉 偉

（山西晉能控股煤業(yè)集團沁秀公司岳城煤礦， 山西 晉城 048006）

引言

岳城煤礦是沁秀公司主力礦井，隨著開采的不斷深入，3 號煤資源逐漸枯竭，為了有效延長礦井服務年限，并實現(xiàn)優(yōu)劣資源充分利用，岳城煤礦擬實施下組煤配采工程，進行優(yōu)劣煤層的合理配采。由于首采面為岳城煤礦9 號煤回采布置的第一個工作面，首采面順槽巷道支護設計沒有同類型巷道進行借鑒，9 號煤巷道部分區(qū)域沿煤層底板掘進，煤層平均厚度為1.0 m 左右，巷道掘進斷面為半煤巖巷，頂板以泥巖為主，極易風化，巷道掘出后短期內便產生大量網(wǎng)兜，十分不利于巷道圍巖穩(wěn)定，岳城煤礦沒有類似巷道的支護經(jīng)驗，因此對首采面變形原因進行分析，針對性提出支護設計，解決首采面支護難題。

1 現(xiàn)場概況

岳城煤礦九一盤區(qū)首采面埋深約430～540 m，南九一盤區(qū)回風巷和輔運巷，上方3 號煤層位置為1304 工作面采空區(qū)。9 號煤首采面位于首采盤區(qū)北翼上部，采用薄煤層走向長壁綜采采煤法，全部跨落法管理頂板[1]。首采面采用2 條順槽巷道按“一進一回，U 型”布置，膠帶進風順槽、軌道回風順槽、工作面切眼均為新掘巷道，沿9 號煤層底板掘進。9 號煤自燃傾向性等級為Ⅲ級，自燃傾向性性質為不易自燃；9 號煤層沒有煤塵爆炸性。工作面采用矩形斷面，錨網(wǎng)噴+錨索支護，巷道掘進斷面為5.2 m×3.1 m。

2 支護設計

2.1 地質力學測試

根據(jù)實際應用的需要，對9 號煤首采面巷道地質力學參數(shù)進行測試。第一測點地應力量值屬于高應力區(qū)范圍內，但量值偏低；其余測點地應力量值均屬于中等應力區(qū)[2]。綜合劃分測試區(qū)域地應力場在量值上應屬于中等應力值區(qū)域。四組測點最大水平主應力方向分別為N56.7°W、N59.5°W、N49.3°W和N79.6°W，為NWW 方向，方向一致性好。頂板上部10 m 范圍內圍巖強度和結構差異很大，局部區(qū)域巖芯采取率較低，圍巖破碎，屬于復合頂板[3]。膠帶進風順槽130 m 處頂板淺部3 m 范圍內巖性較差，致使頂板易出現(xiàn)淺部離層，在設計時應重點抓好該區(qū)域的支護。

2.2 順槽巷道設計

順槽巷道支護設計如圖1、圖2 所示：

圖1 順槽巷道頂板支護（單位：mm）

圖2 順槽巷道兩幫支護（單位：mm）

如圖1，圖2 所示，頂板支護為鋼棒和錨索聯(lián)合支護，其中錨桿采用MSGLW-500 22/2400 的左旋無縱筋螺紋鋼筋，排距1 000 mm，每排5 根，間距900 mm，垂直頂板打設，錨索采用SKP22-1/1770-8400型高強度礦用鋼絞線錨索，布置方式為1-0-1 布置，排距2 000 mm，沿巷道中線垂直頂板巖層打設錨索；錨固劑采用1 支MSK2335 和2 支MSZ2360 樹脂錨固劑加長預緊錨固。鉆頭直徑Φ30 mm，錨固長度1 971 mm。

幫部支護采用MSGLW-500 22/2400 型左旋無縱筋螺紋鋼筋，排距為1 000 mm，每幫每排3 根錨桿，錨桿間距為900 mm，距頂、底板分別為300 mm、300 mm，垂直巷幫打設，采用2 支樹脂錨固劑，1 支規(guī)格為MSK2335，另1 支規(guī)格為MSZ2360。鉆頭直徑Φ30 mm，錨固長度為1 208 mm，錨固力不小于150 kN。

2.3 工作面切眼支護設計

工作面切眼為6.2 m×2.1 m 的矩形斷面，巷道沿9 號煤層頂板掘進，分次成巷。其支護設計如圖3，圖4，圖5 所示：

圖3 切眼頂板支護（單位：mm）

圖4 切眼巷幫支護（開采側）（單位：mm）

圖5 切眼巷幫支護（非開采側）（單位：mm）

如圖，頂板支護錨桿采用MSGLW-500 22/2400型左旋無縱筋螺紋鋼筋，排距800 mm，每排8 根錨桿，首次成巷時錨桿間距800 mm，二次擴幫時錨桿間距 800 mm， 垂直頂板打設。 錨索采用SKP22-1/1770-8400 的高強度礦用鋼絞線錨索，首次成巷時沿巷道中間打設錨索，1-1 布置，距外幫1 500 mm；二次擴幫時2-2 布置，錨索間距1 600 mm，距外幫1 500 mm。排距1 600 mm，垂直頂板巖層打設。

幫補支護時，非開采側幫支護錨桿采用MSGLW-500 22/2400 的左旋無縱筋螺紋鋼筋，排距800 mm，每幫每排3 根錨桿，錨桿間距700 mm，距頂、底板分別為300 mm、400 mm，垂直巷幫打設；開采側幫支護錨桿采用MGSC-20/24F 的高強度玻纖樹脂錨桿，排距800 mm，每幫每排3 根錨桿，錨桿間距700 mm，距頂、底板分別為300 mm、400 mm，垂直巷幫打設，采用2.1 m×1.0 m 塑料網(wǎng)護表。

3 現(xiàn)場實施

分別在巷道開口200 m 處、切眼50 m 處安設表面位移測站，對巷道頂?shù)装搴蛢蓭蛶r移變化進行實時監(jiān)測，得監(jiān)測變化曲線，如圖6、圖7 所示。

由圖6、圖7 監(jiān)測曲線可知：巷道開口200 處測站巷道頂?shù)滓平孔畲鬄?4 mm，為巷道初始高度的3.4%，其中頂板下沉7 mm，底鼓量87 mm，巷道兩幫移近量最大為160 mm，為初始巷道兩幫寬度的3.6%；巷道切眼處測站巷道頂?shù)滓平孔畲鬄?1 mm，為巷道初始高度的3.3%，其中頂板下沉6 mm，底鼓量85 mm，巷道兩幫移近量最大為153 mm，為初始巷道兩幫寬度的3.3%。

圖6 巷道開口200 m 處測站監(jiān)測曲線

圖7 巷道切眼處測站監(jiān)測曲線

4 結論

綜上可知，巷道支護完成后，巷道頂?shù)装遄兓亢蛢蓭鸵七M量均在設計允許范圍之內，巷道圍巖保持了很好的完整性，提供的支護參數(shù)能滿足生產和安全要求，為下一步工作面延伸提供了數(shù)據(jù)支撐。