過空巷道深淺雙支護圍巖控制技術的應用

王 宇

過空巷道深淺雙支護圍巖控制技術的應用

王 宇

(長治三元中能煤業有限公司，山西 長治市 046600)

福達煤業2303工作面推進過程中存在多條斷面較大的空巷，空巷多位于煤層內，煤體強度低，受力復雜，直接導致空巷處于不穩定狀態，圍巖變形嚴重，破裂范圍大。針對該情況，提出了過空巷道深淺雙支護圍巖控制技術，并通過FLAC3D數值模擬表明，該技術降低了過空巷道兩幫最大移近量29 mm，頂底板最大移近量45 mm，有效控制了圍巖變形。

過空巷道;深淺雙支護;數值模擬

1 引 言

福達煤業2303工作面有多條過空巷道，隨著工作面的推進，會揭露一些老舊空巷，從而使工作面頂板控制難度增加，當工作面與空巷處于同一方向的時候，頂板更加難以控制。因此，通過研究2303工作面在回采過程中過空巷時巷道圍巖的位移情況和支護技術，提出了過空巷道深淺雙支護圍巖控制技術，該技術可減少工作面搬家次數，從而提高工作效率，實現安全高效開采，對其他礦井的同類問題有一定的指導作用。

2 工程概況

福達煤業2303工作面采高為6.6 m，空巷斷面面積大，頂板上方有3 m左右煤層，直接頂為泥巖，煤層與頂板之間的鉸接能力較差，從而使頂板易離層掉落及彎曲破壞，在圍巖的交接處也會發生破壞變形。巷道底板是泥巖，強度較低，遭到水平拉應力時，底板會被拉斷及發生底臌現象。巷道周圍巖層發生變形時，初始變形區最容易發生變形，在受到其他變形運動影響的時候，變形區域隨之擴大，持續產生變形。

3 過空巷道深淺雙支護層圍巖控制技術的提出

結合錨桿和錨索的支護理論，提出深淺雙支護層的支護系統，如圖1所示，此系統對工作面周圍巖層的支護起到非常重要作用。

淺部支撐層為錨桿支護系統，通過桿體、托盤、螺母、錨固劑等構件組合而成，桿體和圍巖通過錨固劑粘結成整體，阻止巖層松動和離層。張拉鋼帶把錨桿相互連接起來，形成錨桿支護系統，即圍巖內的淺部支撐層。

深部支撐層為錨索支護系統，通過鋼絞線、鎖具、錨固劑及張拉鋼帶等組合而成，鋼絞線在頂板深部穩定巖層中穩定巖層。通過張拉鋼帶擴大錨索預緊力的影響區域，形成錨索支護系統。

圖1 巷道支護深淺雙支護層原理

4 數值模擬

4.1 數值模擬模型及方案建立

本文以福達煤業2303工作面的工程地質條件為研究背景，用FLAC3D對過空巷道進行模擬分析，建立的模型長×寬×高為：20 m×30 m×40 m，如圖2所示，模型的底部限制垂直方向上的位移，兩側限制水平方向上的位移，煤厚為6.6 m，埋深350 m，則原巖應力為為8.75 MPa，工作面超前支承壓力動載系數為為3.5，邊界應力為為30 MPa，支護方案為錨桿結合錨索補強支護。

圖2 數值模型建立示意圖

4.2 深淺支護條件下過空巷到應力分布及變形規律

圖3、圖4為煤層空巷在不補強支護條件下巷道頂底板及兩幫圍巖位移云圖。

圖5、圖6為煤層過空巷道深淺雙支護時的頂底板及兩幫圍巖變形位移云圖。

圖3 不補強支護煤層過空巷道頂底板位移云圖

圖4 不補強支護煤層過空巷道兩幫位移云圖

圖5 深淺雙支護煤層過空巷道頂底板位移云圖

圖6 深淺雙支護煤層過空巷道兩幫位移云圖

從圖3~圖6可以看出：不補強支護條件下，過空巷道的頂底板最大移近量為1071 mm，兩幫最大移近量為802 mm；煤層過空巷道在深淺雙支護層支護時，過空巷道的頂底板最大移近量為1042 mm；兩幫最大移近量為757 mm。在深淺雙支護層系統支護后，過空巷道的頂底板和兩幫移近量明顯減小，說明過空巷道圍巖的穩定性加強。

5 小 結

通過對福達煤業2303工作面過空巷道變形及破壞規律的理論研究，提出了深淺雙支護層控制理論，在不同層位的過空巷道采用錨桿加錨索補強支護方案，并通過FLAC3D數值模擬表明，采用深淺雙支護層系統支護后，過空巷道圍巖的變形得到了有效的控制，提高了工作面過空巷道時的工作效率，實現了礦井安全高效開采。

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(2018-11-14)

王 宇(1988—)，男，山西長子縣人,主要從事煤礦開采，Email:632626381@qq.com。