401106采煤工作面回風巷圍巖控制技術實踐

宮東豪 田 鑫 馬向波

（1.陜西彬長胡家河礦業有限公司，陜西 長武 713600；2.陜西彬長孟村礦業有限公司，陜西 長武 713600）

1 概況

陜西彬長胡家河礦業有限公司為沖擊地壓礦井，401106工作面開采4#煤層，煤層均厚23 m。工作面運輸順槽頂板偽頂為厚1.7～2.5 m的砂質泥巖，抗壓強度0.6～2.58 MPa；直接頂為厚度10.2～20.0 m中砂巖，抗壓強度6.7～17.2 MPa；底板偽底為厚度0.6 m的泥巖；直接底為厚3～5 m泥巖。工作面北側為已經回采結束的401105綜采工作面，南側是正在掘進的401107綜采工作面，西側是401三條盤區大巷保護煤柱，東側是401盤區和小莊井田邊界煤柱。401106工作面回風巷為三心拱形斷面，掘寬4.6 m，掘高3.3 m，巷道斷面積為14.74 m2。

2 回風巷圍巖破壞特征及原因

（1）回風巷頂板圍巖發生下沉現象，底板出現底鼓，最大頂底板變形量出現在巷道820 m處可達0.9 m。同時，頂部巷道部分出現網兜現象，部分錨桿被剪切破壞，造成錨桿失效。

（2）回風巷兩幫圍巖出現收斂變形，圍巖最大兩幫變形量出現在巷道1100 m處可達1 m。同時，幫部金屬網和錨桿由于應力較大被破壞，造成部分錨桿失效，兩幫變形量不斷增大。

根據401106工作面回風巷圍巖變形破壞特征以及現場、地質調研報告等結果，將圍巖破壞原因歸結為如下幾點：

（1）由于工作面頂底板巖性差，加劇了巷道圍巖變形，巷道偽頂和底板都為泥巖，圍巖抗壓強度低，導致圍巖在應力下自身抗壓強度差。

（2）由于礦井為沖擊地壓礦井，圍巖應力較高，加劇了巷道圍巖變形量。

（3）原支護方案下，支護參數及方式不合理導致圍巖變形量增大。原支護方案兩幫采用2.4 m長的錨桿支護，經現場觀測起不到很好的效果，加上工作面回風巷南側是正在掘進的401107綜采工作面，兩工作面相鄰施工導致應力疊加。

3 支護方案優化

針對401106工作面回風巷圍巖條件差、應力復雜等情況，對原支護方案進行優化，采用全錨索支護方式加強支護，增加巷道圍巖整體抗壓性。頂部長短錨索+兩幫短錨索聯合支護[1-8]。

（1）頂板支護。使用3700 mm×280 mm×3 mm六孔W鋼帶，鋼帶配套使用Φ15.24 mm×3500 mm鋼絞線錨索及150 mm×150 mm×12 mm碟形托盤，托盤配套使用KM15鎖具，每根錨索使用1支K2360和1支Z2360樹脂錨固劑，單根錨索預應力不小于120 kN（24 MPa）。長錨索采用Φ21.8 mm×7100 mm鋼絞線錨索，間排距1300 mm×800 mm，“4-4”布 置，配 套 使 用300 mm×300 mm×16 mm碟形托盤、KM22鎖具及導向環，每根錨索使用1支K2360和2支Z2360型樹脂錨固劑，單根錨索預應力不小于200 kN（40 MPa）。錨索外露長150～250 mm。金屬網采用直徑為6 mm的圓鋼制作，網片規格為900 mm×1700 mm，網孔為100 mm×100 mm，網片搭接100 mm，采用16#雙股鐵絲隔孔綁扎。

（2）兩幫支護。幫部采用錨索配合異形鋼帶及菱形鐵絲網支護。幫部第1、3根錨索規格為Φ21.8 mm×3500 mm鋼絞線，配套使用300 mm×300 mm×16 mm碟形托盤、KM22鎖具；幫部第2、4根錨索規格Φ15.24 mm×3500 mm鋼絞線錨索，配套使用180 mm×180 mm×12 mm碟形托盤、KM15鎖具。錨索間排距800 mm×800 mm，兩幫每側每排布置4根，每側每排布置2根1000 mm×80 mm×4 mm型兩孔異形鋼帶。每根錨索使用1支K2360和1支Z2360樹脂錨固劑，單根錨索預應力不小于100 kN（20 MPa），錨索外露150～250 mm。網片采用1000 mm×3700 mm菱形鐵絲網，搭接長度100 mm，使用16#雙股鐵絲相連，間距200 mm。圖1和圖2為401106工作面回風巷支護斷面和平面圖。

圖1 支護斷面圖

圖2 支護平面圖

4 效果

401106工作面回風巷采用全錨索支護方案后，為檢驗其支護效果，選取有代表性圍巖，在回風巷內布置測點對巷道圍巖頂底板變形量和兩幫變形量進行監測，監測周期為36 d，頻率為2 d/次。巷道表面位移監測結果如圖3。

圖3 巷道表面位移監測結果

由圖3可知，巷道圍巖兩幫和頂底板移近變形量在支護后總體趨于一致，都在1～24 d內圍巖變形量呈上升趨勢。根據兩幫和頂底板移近速率可知，0～8 d內變形速率大，8～24 d變形速率逐漸過緩，24 d變形速率開始趨向于零，說明24 d后兩幫和頂底板移近變形開始趨于穩定。兩幫變形量穩定在400 mm，頂底板變形量穩定在380 mm，圍巖兩幫和頂底板變形量分別為原支護的40%和42.2%。表明該支護方案能夠保障圍巖的穩定。