西馮街煤業殘煤復采巷道圍巖分區域控制技術應用

李虎軍

（山西陽城陽泰集團西馮街煤業有限公司，山西 晉城 048103）

我國曾存在著大量的小煤窯，對一些優質的煤炭資源開采過程中造成了大量資源浪費。隨著國家政策調整，國家提倡將一些產能較低的礦井進行整合，大型化、集約化礦井逐漸成為主流，提倡對優質煤炭資源以及遺煤、殘煤進行回收利用，推廣各種技術手段提高煤炭采出率[1-5]。

本文研究提出殘煤復采巷道圍巖分區域控制原則，開發殘煤復采巷道圍巖分區域控制技術，為類似條件巷道掘進、支護提供借鑒。

1 工程背景

3402 工作面位于3#煤水平四盤區，工作面所在區域地面標高+595～ +676.4 m，井下標高+466～+473 m。工作面井下位于四盤區膠帶巷左翼，東部為3403 采空區，南部為四盤區回風巷、四盤區膠帶巷、四盤區軌道巷，西部為3401 采空區，北部為礦界保安煤柱。工作面偽頂為炭質泥巖，厚度為0.15 m；直接頂為泥巖，厚度1.15 m；基本頂為粉砂巖，厚度3.99 m；直接底為粉砂巖，厚度0.5 m；基本底為中細砂巖，厚度1.35 m。3402 工作面下分層沿3#煤層底板布置回采巷道進行回采。根據地質資料顯示，3402 運輸順槽揭露0～714 m 范圍頂板為采空壓實區（上分層采高2.7 m），3402 運輸順槽揭露714～1044 m 范圍頂板為原玉溝煤業老空區（房柱式老空區）。受采空區及老空區遺留煤柱的影響，巷道圍巖控制難度較大，如圖1。

圖1 3402 運輸順槽采掘工程平面示意圖（m）

2 殘煤復采巷道圍巖分區域控制技術

2.1 殘煤復采巷道圍巖分區域控制原則

殘煤復采巷道受采空區及老空區遺留煤柱的影響，巷道圍巖控制難度較大，需采用特殊的控制技術，特提出殘煤復采巷道圍巖分區域控制原則。

（1）巷道分區差異性控制原則。殘煤復采巷道掘進過程中，受采空區及老空區遺留煤柱的影響，巷道圍巖條件具有明顯的差異性，因此可采用分區域控制技術進行差異性支護，可分為采空穩定區巷道支護、遺留煤柱影響區巷道支護。

（2）及時主動聯合支護原則。由于巷道圍巖多處于破碎狀態，巷道掘進后及時采用高強度錨桿（索）等支護材料進行主動支護，同時采用工字鋼等材料對巷道支護結構進行適時強化，實現聯合支護，充分保障巷道支護強度，避免巷道嚴重變形。

（3）經濟合理支護原則。在保證巷道圍巖穩定的前提下，及時優化巷道支護參數，降低支護密度，提高巷道掘進成巷速度，降低掘進支護成本。

2.2 殘煤復采巷道圍巖分區域控制技術

基于3402 運輸順槽生產地質條件，結合殘煤復采巷道圍巖分區域控制原則，提出殘煤復采巷道圍巖分區域控制技術，巷道掘進寬度5.0 m，掘進高度3.2 m。

（1）采空穩定區巷道支護技術

3402 運輸順槽掘進0～714 m 范圍頂板為上分層采空區，目前已通過鋪設鐵絲網形成了一定厚度的人工膠結偽頂。該區域設計采用采空穩定區巷道支護技術，具體采用工字鋼棚+錨網聯合支護，技術參數如下：

工字鋼棚采用11#礦用工字鋼架設，棚距700 mm；頂板錨桿采用直徑20 mm、長度2000 mm 的高強錨桿，幫部錨桿采用直徑16 mm、長度1600 mm 的螺紋鋼錨桿，間排距均為700 mm；頂板錨桿配1 支型號K2335（內側）、1 支型號Z2360（外側）的樹脂錨固劑，幫部錨桿配1 支型號Z2360 的樹脂錨固劑；錨桿配套規格120 mm×120 mm×10 mm 的碟形墊片，預緊扭矩不低于200 N·m；巷道表面鋪設菱形金屬網（12#鐵絲編制），規格5000 mm×900 mm、3000 mm×900 mm。具體支護參數及布置如圖2。

圖2 采空穩定區巷道支護斷面圖（mm）

（2）遺留煤柱影響區巷道支護技術

3402 運輸順槽掘進714～1044 m 范圍為原玉溝煤業老空區，受采空區遺留煤柱影響，圍巖控制難度較大。該區域采用遺留煤柱影響區巷道支護技術，具體采用單體支柱鉸接頂梁+錨網聯合支護，技術參數如下：

單體支柱采用型號DN28-250/100 的內注式支柱；頂梁采用π 型梁，長度4900 mm，一梁三柱，柱距700 mm；頂板錨桿采用直徑20 mm、長度2200 mm 的高強錨桿，幫部錨桿采用直徑18 mm、長度1800 mm 的螺紋鋼錨桿，間排距均為700 mm；頂板錨桿配1 支型號K2335（內側）、1支型號Z2360（外側）的樹脂錨固劑，幫部錨桿配1 支型號Z2360 的樹脂錨固劑；錨桿配套規格120 mm×120 mm×10 mm 的碟形墊片，預緊扭矩不低于260 N·m；巷道表面鋪設菱形金屬網（12#鐵絲編制），規格5000 mm×900 mm、3000 mm×900 mm。具體支護參數及布置如圖3。

圖3 遺留煤柱影響區巷道支護斷面圖（mm）

3 巷道圍巖控制效果分析

將提出的殘煤復采巷道圍巖分區域控制技術和參數應用于3402 運輸順槽，在掘進及工作面回采期間監測了巷道變形情況。3402 運輸順槽掘進期間，采空穩定區域巷道頂板下沉81 mm，兩幫移近124 mm；遺留煤柱影響區域頂板下沉102 mm，兩幫移近151 mm。工作面回采期間，超前工作面60 m 范圍內出現變形，超前工作面10 m范圍內變形較劇烈，采空穩定區域巷道頂板累計下沉245 mm，兩幫累計移近315 mm，遺留煤柱影響區域頂板累計下沉274 mm，兩幫累計移近368 mm。巷道變形均在允許范圍內，表明了殘煤復采巷道圍巖分區域控制技術和參數有效控制了圍巖變形，實現了復采工作面的安全開采。

4 結論

受采空區及遺留煤柱的影響，殘煤復采工作面回采巷道圍巖控制難度較大，以3402 運輸順槽地質條件為工程背景，提出了殘煤復采巷道圍巖分區域控制原則，開發了殘煤復采巷道圍巖分區域控制技術。技術應用后，監測了巷道掘進及工作面回采期間的變形情況，結果顯示變形均在允許范圍內，表明了殘煤復采巷道圍巖分區域控制技術和參數的合理性和可靠性。