沿空留巷支護(hù)方案改進(jìn)研究

馮 國

（山西焦煤集團西山煤電五人管理局，山西 太原 030022）

1 工程概況

西山煤電杜爾坪礦1106回采工作面主采的5#煤含有夾矸1～2層，煤層傾角平均13°，煤層平均厚度1.5m，分布較為穩(wěn)定，埋深479m，瓦斯含量較低，煤層直接頂為泥巖，厚度1.0m，基本頂為細(xì)砂巖、粉砂巖，厚度10.01m，直接底為灰黑色泥巖，厚度1.04m。此前多采用沿空留巷的方式開采，支護(hù)方式為：頂板錨桿采用高強度左旋無縱肋螺紋錨桿，布置方式：6根Ф22×2000mm，間排距為700×700mm，樹脂錨固劑端頭錨固，預(yù)緊力矩≥200N?m，采用鐵絲網(wǎng)、鋼肋梯子梁和鋼質(zhì)托盤；頂錨索采用鋼絞線錨索，布置方式：2根Ф17.8×5300mm，間排距為1500×1600mm，樹脂錨固劑端頭錨固，預(yù)緊力矩設(shè)計≥150N?m；靠采空側(cè)依次向巷道中部布置3排單體液壓支柱，間距分別為500mm、1200mm，排拒600mm。幫錨桿采用玻璃鋼錨桿，布置方式為：3根Ф20×2000mm，間排距為800×800mm，樹脂錨固劑端頭錨固。采用該支護(hù)方案時，巷道變形量較大，影響了正常的生產(chǎn)安全，必須對原有支護(hù)進(jìn)行改進(jìn)。

為此在1106工作面運輸平巷進(jìn)行了設(shè)計改進(jìn)研究。1106工作面運輸平巷采用梯形斷面，該巷除用作運輸平巷外，兼做下區(qū)段回風(fēng)平巷，高幫側(cè)緊鄰采空區(qū)，采空區(qū)不做充填，其他巷旁支護(hù)采用錨網(wǎng)索支護(hù)。

2 支護(hù)方案的改進(jìn)

為進(jìn)行相關(guān)研究，在1106工作面運輸平巷掘進(jìn)過程中，分段采用原支護(hù)方案和改進(jìn)后的支護(hù)方案。

改進(jìn)的支護(hù)方案：在原有支護(hù)方案基礎(chǔ)上，增加2根幫鋼絞線錨索，Ф17.8×5300mm，間排距為900×1600mm，樹脂錨固劑端頭錨固，預(yù)緊力矩≥160N?m，布置方式如圖1所示。

圖1 留巷支護(hù)斷面圖（單位：mm）

3 礦壓觀測

礦壓觀測測線、測點的布置方式為：1#和2#為測點，3#和4#為測線，對4個觀測地點進(jìn)行留巷圍巖規(guī)律的觀測，如圖2所示。

圖2 觀測點布置圖

3#與4#測線對二次采動后造成的頂板下沉量與實體煤幫水平位移量進(jìn)行觀測，結(jié)果表明：圍巖深度與位移變形量成反比，深度越深，位移越小，圍巖深度達(dá)到一定程度，位移變形量不再增加，最后趨于一穩(wěn)定值，具體位移量參數(shù)分別如表1、2所示。

通過對比改進(jìn)前后錨桿索支護(hù)方式發(fā)現(xiàn)，采用改進(jìn)后的支護(hù)方案，頂?shù)装逡平孔畲?28mm，兩幫水平最大位移量216mm，分別相比原有支護(hù)方案下降了37%和21%，頂?shù)装逡平颗c兩幫水平位移量得到有效控制，如圖3所示。

4 效果

通過1106工作面運輸平巷支護(hù)改進(jìn)研究可以發(fā)現(xiàn)，沿空留巷圍巖變形量在改進(jìn)支護(hù)方案后有明顯的下降。從施工實際情況觀察可以發(fā)現(xiàn)，留巷錨桿未出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，錨索未出現(xiàn)拉斷現(xiàn)象，支護(hù)效果良好，能夠滿足安全生產(chǎn)需要。

表1 頂?shù)装逡平侩S圍巖深度變化對比表

表2 兩幫位移量隨圍巖深度變化對比表

圖3 留巷圍巖深度與圍巖位移量關(guān)系圖