朱家店煤礦近距離煤層巷道支護技術研究

＊樊建明

（山西離柳焦煤集團 山西 033000）

煤炭資源作為我國能源主體，安全高效的開采顯得尤其重要。其中，近距離煤層開采廣泛存在于礦井開采中，針對該類煤層回采遇到的問題我國學者進行了大量的研究，是礦業開采領域的研究重點，同時也取得了很大的成果[1-5]。張歡采用瞬變電磁超前探測方法，運用FLAC3D軟件對巷道掘進時圍巖的應力場進行分析，確定圍壓和巖層的變形及破壞之間的關系[6]。宋宏偉匯總指出從20世紀70年代開始，董方庭教授從研究開巷后圍巖的狀態入手，提出了圍巖破裂過程中的巖方碎脹變形（碎脹力）是支護的主要對象，并把在圍巖中發展的這個破裂區定義為圍巖松動圈[7]。李宏業通過ANSYS有限元模擬軟件就金川二礦區巷道變形問題做出了模擬，探究了在回采深度變化過程中，錨桿支護方式的作用機理，以及在該種情況下巷道支護方案的設計，就研究成果運用到了1150水平運輸巷道的支護過程中，為該類礦井巷道維護提供了可行方法[8]。

基于此，筆者在以往學者研究的基礎上以朱家店煤礦礦井實際情況為基礎，確定里巷道治理過程中支護方案，為礦井安全高效回采提供有力依據。

1.工程概況

山西離柳焦煤集團有限公司朱家店煤礦（以下簡稱：朱家店煤礦）位于山西省呂梁市中陽縣金羅鎮境內，行政區屬中陽縣金羅鎮管轄，生產規模為120萬t/a，井田南北走向長約4.5km，東西傾斜寬約3.1～4.6km，面積為17.152km2，準采標高為+1099.99～+459.99m。批準開采煤層03～10號煤層，主要可采煤層5層，分別為4號、5上號、6號、9號、10號煤層。其中4號、5上號、6號煤層為薄～中厚煤層，9號煤層為中厚煤層，10號煤層為厚煤層。4號煤層傾角為2～7°。

礦井采用斜井開拓方式，主斜井、副斜井和人行斜井三個進風井，一個回風立井。采煤方法采用傾斜長壁一次采全高全部垮落法管理頂板的綜合機械化后退式采煤方法。

2.4號煤頂底板力學參數

4號煤位于山西組中下部，上距K4標志層約45m左右，厚度0～2.28m，平均1.2m，結構簡單，一般不含夾矸，屬全區較穩定大部可采煤層。局部尖滅而缺失，頂板巖性為泥巖、砂質泥巖，厚度0.80～1.20m，平均1.05m。其上為一層3m左右的細粒砂巖。底板巖性為粉砂巖、細砂巖，厚度2.10～3.80m，平均2.80m，屬本礦之批準開采煤層。

表1 煤層頂底板情況

3.近距離煤層巷道支護方案

(1)臨時支護

前探梁采用3條長3.5m的φ57×4mm鋼管垂直于巷道懸吊在巷道頂部錨桿上，鋼管間距為1.43m，每條前探梁使用不少于3個懸吊點固定，前探梁與頂板之間鋪10#菱形金屬網護頂，護頂網之間搭接長度不小于100mm，每隔200mm用14#綁絲雙股1/2對折插入網內，綁絲扭結不得少于三圈，剩余尾部插入網內壓平，連接成一個整體。

為保證接頂密實，前探梁與頂板之間均勻平鋪4塊2000mm×150mm×50mm的木板，并用木楔背緊楔牢。

①安設U型吊環：首先將U型吊環分別固定在靠近迎頭位置、巷道頂部相鄰的錨固力符合要求的錨桿上，每排3個吊環，吊環螺栓應擰緊帶滿扣。

②安設前探梁：在巷道頂部及兩側前后相對的吊環中，由后向前分別穿放一條前探梁，前探梁要穿在吊環壓板的上部，并使前探梁前端貼近迎頭巖面。

③鋪網：在移前探梁前，應提前按設計要求連好菱形金屬網。移前探梁后，把連好的菱形金屬網放置在三條前探梁上，調整菱形金屬網位置使之垂直于巷道掘進方向。在菱形金屬網與前探梁鋼管之間放置木板。

④以上工作完成后，調整吊環的緊固螺栓，使前探梁抬高，菱形金屬網貼頂，局部不貼頂處用木楔加牢。

⑤臨時支護完成后，在可靠的臨時支護下進行其它作業。進行永久支護時，菱形金屬網即做為永久支護的一部分。

(2)永久支護

圖1 頂板支護設計圖

圖2 巷道支護設計圖

圖3 巷道幫部設計圖

①永久支護過程中錨桿支護的施工工藝流程為：完成臨時支護；在臨時支護的基礎上對錨桿進行定位；在確定位置的情況下施工錨桿孔，并對鉆孔沖洗或者吹干凈；鉆孔收拾干凈后將樹脂藥卷和錨桿等安放進去并且用錨桿機攪拌藥卷，使其充分混合到一塊（時間大概為15～30秒）；待到攪拌完成后需要等待1分鐘左右使其充分反應；然后安設W鋼帶、托盤、螺母并且擰緊螺母；重復該程序從中向外依次安裝其它頂板錨桿。

②永久支護過程中錨索支護的施工工藝流程為：對錨索施工位置進行定位（開孔位置）；在確定位置的情況下施工錨索孔，并對鉆孔沖洗或者吹干凈；鉆孔收拾干凈后將樹脂藥卷用錨索頭部頂到孔的深部然后升起錨索鉆機并用攪拌器，使其充分混合到一塊（時間大概為15～30秒）；待到攪拌完成后需要等待1分鐘左右使其充分反應；退下錨桿機以及攪拌器，并且等待15分鐘套上托盤安裝錨具；最后檢驗鉆桿預緊力是否達到200kN以上。

③永久支護過程中幫錨桿施工工藝流程為：確定幫錨桿施工位置；在確定位置的情況下施工錨桿孔（施工過程中要保證順序從上到下），并對鉆孔沖洗或者吹干凈；鉆孔收拾干凈后將樹脂藥卷和錨桿等安放進去并且用錨桿機攪拌藥卷，使其充分混合到一塊（時間大概為15～30秒）；待到攪拌完成后需要等待1分鐘左右使其充分反應；然后進行掛網；安設鋼護板、托盤、螺母并且擰緊螺母；重復該程序安裝其它幫錨桿。

4.結論

（1）通過對掘進工作面頂底板巖性及厚度分析可以為巷道支護提供理論依據。

（2）通過對巷道支護形式與參數確定原則的分析可以更好的為近距離煤層巷道支護提供指導。