厚煤頂大斷面開切眼支護技術改造實踐

張滿囤

(汾西礦業集團賀西煤礦，山西 柳林 033300)

引 言

在我國煤礦開采實現高產高效的過程中，厚煤層開采的重要性不言而喻，目前厚煤層的產量、儲量在全國煤炭的產、儲量中所占的百分比高達40%～50%[1-3]，占據了我國煤炭生產的半壁江山。而厚煤層開采，其采區巷道及回采巷道多布置在煤層中并沿煤層底板掘進，這種掘進方式有便于實現綜合機械化掘進、提高掘進速度、減少掘進成本、早出煤少出矸、利于工作面回采布置等優勢，卻也存在巷道斷面大、圍巖松軟、裂隙發育、圍巖控制難度大、后期維護成本高等不利因素。針對某礦厚煤層大斷面開切眼的支護難點進行研究，設計針對于該特殊地質生產條件的支護方案，并進行支護工程實踐及礦壓觀測。

1 工程概況及支護分析

該礦22110工作面位于2水平南部采區，工作面煤層厚度平均6.88 m。22110工作面埋深煤層深度169 m～190 m，為該礦首個采用綜掘和錨桿支護的綜放工作面，開切眼端面凈寬6.5 m，凈高2.8 m，斷面18.2 m2。實測煤層頂底板情況：老頂為中細砂巖，厚度5 m～7 m，巖性為灰黃色砂巖含黑色條帶。直接頂為細砂巖，厚度5 m，巖性為灰白色細砂巖，局部變為砂質頁巖。直接底為砂質泥巖，厚度2 m，巖性為黑色含植物化石，局部變為泥巖。老底為細砂巖，厚度5.5 m，巖性為灰色細砂巖。

依據該礦采掘設計及實踐經驗，工作面區段平巷、開切眼等均沿厚煤層的底板布置，這就造成礦山壓力顯現最顯著的區段平巷及開切眼頂底板均為煤體，實體煤圍巖較巖石軟弱，裂隙發育，對支護的要求更高。該礦傳統上應用木棚支護或工字鋼梁架棚支護對區段平巷圍巖進行控制，這種支護方式仍是沿用上世紀的支護傳統，在掘進效率、支護強度、支護效率、工人作業環境等方面已無法適應現代化礦井高產高效的需要。這類巷道圍巖若為較堅硬的煤體，采用工字鋼棚梯形支架支護尚能維持巷道斷面；若受動壓影響大或者為松散、破碎的煤體時，圍巖離層量大，即使采用礦用工字鋼棚梯形支架，巷道維護也會變得極其困難。但從現場調研情況看，其局部巷道圍巖變形嚴重，頂板下沉量過大，工字鋼支護變形，巷幫鼓幫，支護失效。因此，必須對本礦的支護技術進行改進和提高，使其適應高產高效礦井發展需要，同時提高煤礦的經濟效益和巷道支護的安全狀況。

2 巷道支護方案設計

根據本礦原有巷道支護設計方案及實踐經驗，在巷道支護設計標準的指導下，結合現場調研、文獻參考、理論分析的結果[4-6]，針對開切眼的圍巖變形特點，設計支護方案如下。

1) 頂板錨桿參數如下：使用18#左旋無縱筋高強螺紋鋼錨桿，長2 400 mm，直徑18 mm，每排8根錨桿，每根使用Z2360、K2335樹脂錨固劑各一根加長錨固，錨固力不小于80 kN/根。兩側錨桿與垂直方向夾角10度斜向上打設。

2) 頂板錨索參數如下：使用小孔徑預應力錨索，錨索長6 300 mm，直徑15 mm，每排一根，排距1.2 m，交叉打設，每根使用一支K2335和兩支Z2360樹脂錨固劑，加強錨固性能檢測，當煤層厚度增大時加長錨索長度，確保支護達標。

圖1 開切眼支護方案設計圖(mm)

3)采空區側使用18#左旋無縱筋高強螺紋鋼錨桿、工作面煤壁側使用同規格玻璃鋼錨桿，長2 000 mm，直徑18 mm，左、右幫每排4根錨桿，間排距為800 mm×800 mm，每根使用Z2360樹脂錨固劑錨固。兩幫上下兩根錨桿與水平方向夾角10°斜向打設。開切眼支護方案，如圖1所示。

3 工程實踐及礦壓觀測

采用新型支護方案后，本礦在22110工作面開切眼進行了工程實踐，嚴格按照設計方案及支護參數對開切眼頂、幫進行支護，并加強現場檢查及檢測，確保支護質量。同時，由技術人員在現場布置測點對巷道的圍巖變形量等進行觀測。觀測結果顯示，在45 d的觀測期內，巷道頂底板移近量范圍為10 mm～50 mm，兩幫移近量為30 mm～80 mm，圍巖變形量控制效果較好。同時通過安設的頂板離層儀觀測可知，巷道頂板離層基本沒有發生，離層值控制在3 mm以內。現場工程實踐及礦壓觀測顯示，本支護方案對開切眼圍巖控制效果良好，技術經濟效益明顯。

4 結語

從現場工程實踐情況及后期礦壓監測數據分析可以得出：本支護方案對開切眼圍巖控制效果良好，巷道頂底板移近量范圍為10 mm～50 mm，兩幫移近量為30 mm～80 mm，層值控制在3 mm以內，實現了厚頂煤大斷面開切眼的有效支護。對原有支護方案的改造取得了成功，技術經濟效益顯著。