綜采工作面回采巷道維護技術研究

郝鵬鵬

（山西汾西正佳煤業有限責任公司，山西 臨汾 041300）

引言

巷道是煤炭開采、運輸、通風及行人等的通道，回采巷道受到鄰近采面采空區側向應力、本工作面超前支承壓力等影響容易出現較大變形，從而給巷道的正常使用帶來一定影響[1-2]。現階段眾多學者對回采巷道維護技術展開研究，并提出使用深孔預裂爆破切頂等方式切斷鄰近采空區應力傳遞路徑，從而降低巷道圍巖變形量；通過縮小錨網索布置間距增強支護強度；采用超前支架支護巷道；通過注漿加固提高圍巖強度等[3-5]。上述成果為巷道維護工作開展提供了寶貴經驗借鑒。山西某礦11207工作面運輸巷受到鄰近的11205采空區頂板垮落影響，巷道圍巖變形嚴重，其中頂板、煤柱幫變形量分別達到650 mm、710 mm，巷道已無法滿足后續使用需要。為此，礦井提出綜合措施對回采巷道進行維護，現場取得較好應用效果。

1 工程概況

11207綜采工作面位于二采區西側，東部為已回采完畢的11205工作面采空區，西側為實體煤，南側為采區運輸巷、軌道巷及集中回風巷，北側為DF 201斷層保護煤柱。采面回采的11號煤層賦存相對穩定，位于一單斜構造背面，煤層傾角均值8°。11號煤層頂底板巖性以泥巖、炭質泥巖及粉砂巖為主。

11207工作面設計走向、傾向距離分別為1960m、220 m，其中運輸巷、回風巷長度均為2 200 m。回采巷道設計斷面均為矩形（凈斷面積為22 m2，巷寬、高分別為5.5 m、4.0 m），使用錨網索+梯子量支護方式。11207工作面運輸巷與鄰近的11205工作面采空區間留寬度為30 m的護巷煤柱。受到本工作面采動動壓及鄰近11205工作面采空區側向支撐壓力等綜合影響，11207運輸巷圍巖變形嚴重，從而在一定程度上制約了采面回采效率。

2 回采巷道維護技術及維護效果

2.1 維護技術

2.1.1 錨索補強加固

根據研究分析及11207運輸巷圍巖變形特點，巷道出現較大變形的主要原因是應力集中、圍巖本身承載能力較低及巷道原有支護強度不足等。為確保11207運輸巷斷面滿足生產需要，提出使用錨索對巷道頂板、巷幫進行加固。具體措施如下：

1）巷道頂板錨索加固措施：巷道頂板補強支護使用的錨索規格為Φ28.6 mm×8 300 mm，并按照間排距2 000 mm×2 000 mm布置，施工完成的錨索拉拔力在375 kN以上。每根錨索配套使用的鋼托盤規格為300 mm×300 mm×20 mm。通過托盤將金屬網緊壓至頂板上。

2）巷幫錨索加固措施：巷幫使用“錨索+輸送帶+金屬網”方式進行補強，具體如圖1所示。巷幫補強支護使用的金屬網規格為2 000 mm×5 500 mm、網孔大小為50 mm×50 mm；巷幫布置的輸送帶（規格2 500 mm×800 mm）豎向布置，每個輸送帶使用兩根錨索（規格Φ22mm×5000mm），按照間排距1800mm×2 000 mm固定。使用錨索將輸送帶緊靠到巷幫上，從而避免巷幫在應力作用下出現較大變形。

圖1 巷幫錨索補強加固示意圖（單位：mm）

2.1.2 工字鋼+單體補強加固

在超前采面40 m范圍內，使用工字鋼+單體對運輸巷頂板進行補強加固。頂板布置的工字鋼按照間距1.0 m布置，工字鋼長度根據現場情況確定，一個工字鋼通過兩根單體支撐。為避免單體下部進入巷道底板內，需在單體下穿鐵鞋。具體使用的單體支柱型號為DW40-250/110X，支護形式如圖2所示。

圖2 工字鋼+單體補強加固示意圖

2.1.3 超前注漿加固

運輸巷在工作面采動壓力及鄰近采空區側向應力等作用下圍巖較為破碎，為此在對巷道進行錨網索加固、架棚加固后，可通過注漿方式提高巷道整體強度及穩定性，從而降低后續圍巖變形量。為減少注漿加固后巷道變形量，提高注漿加固效果，注漿時在距離采面迎頭50 m以內進行。為了降低注漿耗時及難度，本次注漿選用化學漿液，布置的注漿孔間距為3 m、孔深為3 m，單孔注漿量控制在10～50 kg，注漿點選擇在巷道的頂板及兩肩位置。注漿加固后巷道圍巖強度得以明顯提升。

2.1.4 超前拉架

在對運輸巷進行補強加固后，工作面拉架耗時長、拉架過程中掉落的煤矸石等影響行人正常通行及通風等，成為制約采面高效回采的另外一個重要因素。為了提高工作面推進速度，在巷道圍巖條件相對較好區域，可使用超前拉架方式提高拉架效率。11207綜采工作面推進速度平均為8.0 m/d，超前拉架距離為8.0 m。拉架完成后及時使用工字鋼+單體組成架棚對圍巖進行控制，可降低頂板下沉量。

2.2 維護效果

在11207運輸巷內使用錨索補強加固、單體+工字鋼支護及超前注漿等方式對巷道圍巖進行維護后，巷道圍巖支護強度得以明顯提升。巷道頂板、巷幫變形量均控制在150 mm以內，不會給巷道正常使用帶來威脅。同時在條件相對較好區域內，通過超前拉架，使得工作面回采及推進效率有所提升。

3 結論

確保回采巷道圍巖穩定是工作面煤炭安全、高效回采的基礎。11207運輸巷受圍巖自身承載能力不足、圍巖應力集中及本身支護參數不合理等因素綜合作用下出現較大變形，其中頂板、巷幫最大變形量分別達到650 mm、710 mm，巷道已無法滿足后續使用需要。為此，通過錨索對運輸巷頂板、巷幫進行補強加固，使用單體+工字鋼組成架棚進行二次補強，使用化學注漿方式提高圍巖穩定性及承載能力。

經現場應用后，11207運輸巷圍巖變形量得到較好控制，其中頂板、巷幫變形量均控制在150 mm以內，圍巖變形量不會給巷道正常使用帶來影響。通過對回采巷道進行針對性維護，可為工作面安全、高效回采創造良好條件。