回采掘進巷道與采煤工作面交鋒時支護技術分析

張建新

（陽泉煤業（集團）有限責任公司五礦，山西　陽泉　045209）

引言

煤礦企業運行的穩定性關系著企業的經濟效益，目前我國的煤礦開采環境較為復雜，事故頻發導致行業的發展受阻。因此，煤礦企業的管理者需要重視安全防護工作。有時，開采過程中會出現回采巷道與工作面交鋒的現象，這會導致支護受損，形成一些安全隱患。在煤礦回采后礦壓的變化較大，會對回采巷道造成一些損傷。所以，要加強相關支護的穩定性。通過以A企業為例對該技術進行分析研究。

1　支護技術概述及其重要性

回采巷道是重要的煤料運輸途徑，對其進行支護不僅可以提高煤礦運輸的穩定性，還能為采礦工人提供安全的作業環境。有的煤礦巷道較長，斷面較大，土質結構也會出現不穩定的現象。這給支護帶來了難度，一般要對其周圍的巖土進行力學模型分析，確定支護的方法和施工參數[1]。當回采巷道與采煤面出現了交鋒的現象時，會導致支護受損，形成安全隱患。這時，管理者不得不中斷煤礦開采，安排人手對支護結構進行修復。這樣一方面煤礦運行被迫中斷，造成經濟受損，另一方面維修人員的作業安全得不到完全保障。因此，要加強支護的穩定性，通過對煤礦的開采進行實踐調查和分析，確定復合支護的方法。

2　A企業采煤面概況

A企業的采煤工作面概況如下所示：研究對象的采煤面（T2193下）位于A企業的采礦區11水平南翼，主要工作環境是7、8煤層的開采面；開采的深度是 633～693m，在北半部分是采空區（T2194），其結構形式如圖1所示。由圖1可以看出，T2193下的回踩巷道與T2193上采煤面出現了交鋒現象。

圖1　T2193采煤結構示意圖

3　采煤支護設計

3.1　采煤工作面的設計

根據對以往采煤工作的經驗進行回顧總結和理論分析發現采煤面的順槽的排布形式對回采巷道的支護穩定性有較大的影響[2]。因此，在進行采煤面的設計時，要采取小煤柱沿空送巷的方法進行順槽的排布，煤料運輸的厚度是4m，風道的掘進方向要與煤層的結構一致，一般以其底層板的方向為判斷標準；溜子道要與風道的方向一致。另外，在拖煤頂的施工過程中，要進行輔助風道的鋪設，該風道的鋪設方向要與煤層的頂部板一致。其中工作面的長度是1 002m。

3.2　掘進巷道支護設計

掘進工作面的溜子道和風道的斷面是4.6m×2.9m，此次采用錨網支護的方式，并采用錨索的方式提升支護的強度[3]。頂錨桿的規格是直徑23mm，長度2.5m，其旋轉方式是右向旋轉，其強度要與錨網近似。在錨桿孔內要增設3卷CK2333的樹脂藥卷，同時頂崗帶的型號是W型鋼帶。幫錨桿的規格是直徑21mm，長度為2.2m，其旋轉方式是右向旋轉，其強度要與錨網近似。錨索的規格：直徑17.9mm、長度10m的鋼線通過絞制的方式聚合為10m長錨索。錨索的每一個內孔要增設6卷CK2333樹脂藥卷。相鄰錨索的橫向間距是0.7m，排距是1.6m。

4　回采巷道支護設計

4.1　溜子道支護設計

通過對資料的查詢，得知了回采巷道中位的巖土礦壓變化規律，要根據其變化規律進行針對性的處理，避免事故發生。同時要對分析結果中物理結果穩定性較差的部位進行重點防護[4]。此次分析結果是頂板的事故發生概率較高，因此要加強此方面的支護強度。當巷道掘進施工后，要對周圍巖土的收斂特性進行實時觀察，同時結合對頂板離層的檢測進行分析，最后要對錨桿進行物理力學分析，確定支護的穩定。此次溜子道的錨桿規格是：直徑為20mm，長度是2.4m，相鄰錨桿的橫向距離是0.72m，排距是0.7m。在施工過程中，溜子道的底部出現了較為嚴重的形變，其形變量在280～510mm之間，其頂板離層的結構如圖2所示：頂板離層的高度最高達到了0.1342m，最小是0.0001m，平均的高度是0.01722m。針對此現象，采取重新固定錨網的方式進行調整，并增加了錨索數量，以提高其受力能力。通過該措施，巖土的變形有所減小，其數據如表1所示。由表1可以看出：通過增設錨索和重新鋪設錨網，巖土的形變量有所下降，其物理結構穩定性得到了顯著的提升，支護效果較好。

圖2　溜子道頂板離層曲線

表1　溜子道周圍巖土形變量

4.2　風道支護設計

風道的支護與溜子道具有對應的相似性，因此可以借鑒溜子道的設計過程[5]。為了避免重新鋪設錨網，采用具有雙重讓壓效果的錨網，同時對其伸縮性提出了要求，此次采用金屬材料確保其力學性能較好，同時進行拱形支架的雙層架設，確保支護具有較高的外界因素抵抗能力。先進行錨網的鋪設，然后再架設拱形的棚子，此次采用14m2規格的棚子，棚距是700mm。另外，錨網支護的參數與溜子道相同。同時，為了提高巷道對兩幫的調控能力，提升頂部結構的穩定性，在兩幫要架設W型的鋼帶。在巷道開始挖掘后，發現在挖掘的6 d左右時間出現了周圍巖土的變形，一般表現為蠕動的形式。為了應對這一現象，采取二次支護，距離迎頭有32～38m之間。此次挖掘風道的速度約為7m/d。

4.3　風道頂板設計

在風道頂板采用頂板離層的形式，其支護的效果如圖3所示。從圖中可以看到：在風道與采煤面出現了交鋒現象后，其最高的高度是72.8mm，最小的是0.1mm，其平均高度是17.7mm，用此種方式進行頂板支護具有較好的效果，巷道周圍的巖土基本沒有發生較大的形變。通過對礦壓變化情況進行檢測，發現采用雙重讓壓結構的雙層支護能夠提升巷道的穩定性，對礦壓有較好的抵抗作用。

圖3　頂層高度變化曲線圖

5　支護技術分析

通過此次對巷道與采煤面交鋒時的支護進行設計，得出了以下的一些理論：首先，采煤工作面的頂層對巷道的穩定性影響較少，其壓力會傳輸到工作面的內部，因此，兩幫的穩定性對巷道支護的穩定性影響較大，要加強對兩幫的控制。其次，雙層結構的支護具有較好的效果，主要影響因素是支護的范圍，要根據工作面的壓力變化規律合理地設定該范圍，提升其經濟效益，同時保證支護的穩定。最后，二次支護對巷道支護的穩定性有較大的提升作用，一方面要合理地控制支護的時機，一般在錨網處于66%左右的形變量時，進行耦合支護（二次支護），而且二次支護需要有一定的讓壓效果。

[1]賈樹寶.加強掘進巷道與相鄰綜采面交鋒處的頂板支護措施[J].能源與節能，2016（6）：8-9.

[2]王磊.綜放工作面沿空多巷道掘進影響分析及圍巖控制技術[J].煤炭技術，2016，35（11）：70-72.

[3]申海軍，曹呆軍.孤島工作面掘進破碎頂板支護技術研究與應用[J].能源與節能，2016（1）：158-159.

[4]鄧承輔.淺談響水礦回風斜巷掘進工作面臨時支護方式及應用[J].價值工程，2015（10）：41-42.

[5]趙洪偉，宋志剛，孔輝.煤礦掘進工作面綜采防塵技術運用[J].環球市場，2016（8）：90.